CN115287556A - 一种半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法，属于合金加工技术领域。该方法包括以下步骤：将Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金于温度500℃～540℃(该温度处于固‑液相线之间)下半固态等温处理15～60min，半固态等温热处理后再取出试样水淬。本发明工艺简单，无需特殊设备，通过不同温度和不同时间的半固态等温热处理，能够获得具有球状组织的Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金，并提高合金的性能。
Description
技术领域
本发明属于合金加工技术领域，涉及一种半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法。
背景技术
目前，高熵合金一般由Co、Cr、Fe等高密度的过渡族元素组成，难以满足航空航天、轨道交通等领域轻量化、高速化的需求。轻质金属组成的高熵合金中易形成金属间化合物而导致其塑性低，从而造成其塑性成形困难。半固态金属成形工艺可实现低塑性高熵合金的成形。近年来，高熵合金半固态组织的制备方法主要为RAP法，其缺点需对合金进行大塑性变形，工艺复杂，能耗大且效率低。而半固态等温热处理法在半固态触变成形前的加热过程中获得非枝晶球状组织，工艺简单、无需特殊设备且成本低，是制备半固态组织的理想方法。因此，研究半固态等温热处理法制备半固态轻质高熵合金具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法，以解决现有技术中存在的轻质高熵合金塑性成形困难等技术问题。
本发明的技术方案是：
一种半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法，将Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金于温度500℃～540℃下进行半固态等温处理15～60min，半固态等温热处理后水淬。
所述的半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法，半固态等温处理温度500℃～540℃处于固-液相线之间。
所述的半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法，在半固态等温处理过程中，使用铝镁合金用的熔剂覆盖保护。
所述的半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法，在半固态等温处理温度520℃下，半固态等温处理30min，获得更优良的半固态球状组织。
本发明的设计思想是：
利用半固态触变成形时液-固两相共存，融合了液态成形和塑性成形的特点，具有流动性好和变形阻力低的优点，解决轻质高熵合金塑性成形难的问题。半固态成形的关键是获得球状组织，而半固态等温热处理在半固态触变成形前的加热过程中获得非枝晶球状组织，工艺简单、无需特殊设备且成本低。
本发明相对于现有技术的优点及有益效果是：
本发明的一种半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法，通过不同温度和不同时间的半固态等温热处理，制备了优良的Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织，提高了合金的力学性能，其性能指标范围如下：压缩强度为600～676.5MPa，球状组织的平均晶粒尺寸为40～90μm，且晶粒尺寸均匀、晶粒球化时间缩短。
附图说明
下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例1中得到的Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金的微观组织。其中，(a)半固态等温处理15min，(b)半固态等温处理30min，(c)半固态等温处理45min，(d)半固态等温处理60min。
图2为本发明实施例2中得到的Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金的微观组织。其中，(a)半固态等温处理15min，(b)半固态等温处理30min，(c)半固态等温处理45min，(d)半固态等温处理60min。
图3为本发明实施例3中得到的Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金的微观组织。其中，(a)半固态等温处理15min，(b)半固态等温处理30min，(c)半固态等温处理45min，(d)半固态等温处理60min。
图4为本发明实施例2中得到的Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金的工程应力-应变压缩曲线。图中，横坐标Compressive Strain代表压缩应变(％)，纵坐标Compressive Stress压缩应力代表(MPa)，semi-solid代表半固态，as-cast代表铸态。
图5为差热分析DTA曲线。图中，横坐标Temperature代表温度(℃)，纵坐标DTA代表电势差(μV/mg)。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明提出一种半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法。该方法包括以下步骤：将Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金置于箱式电阻炉，使用铝镁合金常用的5号熔剂覆盖保护，在温度500℃～540℃(该温度处于固-液相线之间)下进行半固态等温处理15～60min，半固态等温热处理后再取出试样水淬。
按重量百分比计，实施例中的5号熔剂(覆盖剂)的成分如下：MgCl2 43.5％，KCl29％，NaCl 6％，CaF 7％，MgO 14.5％。
下面将通过具体实施案例，来进一步对本发明实施方案作清楚、完整的描述。以下实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下获得的所有其他实施方式，所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。
实施例1
本实施提供了一种半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法，包括以下步骤：
1)将Al80Mg5Li5Zn5Cu5(原子百分比)轻质高熵合金置于箱式电阻炉中进行半固态等温热处理，采用5号熔剂覆盖保护高熵合金；
2)于半固态等温温度500℃下，分别保温15min、30min、45min、60min；
3)再将半固态等温热处理后的Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金取出水淬。
实施例2
本实施提供了一种半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法，包括以下步骤：
1)将Al80Mg5Li5Zn5Cu5(原子百分比)轻质高熵合金置于箱式电阻炉中进行半固态等温热处理，采用5号熔剂覆盖保护高熵合金；
2)于半固态等温温度520℃下，分别保温15min、30min、45min、60min；
3)再将半固态等温热处理后的Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金取出水淬。
实施例3
本实施提供了一种半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法，包括以下步骤：
1)将Al80Mg5Li5Zn5Cu5(原子百分比)轻质高熵合金置于箱式电阻炉中进行半固态等温热处理，采用5号熔剂覆盖保护高熵合金；
2)于半固态等温温度540℃下，分别保温15min、30min、45min、60min；
3)再半固态将等温热处理后的Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金取出水淬。
性能测试
按照实施例1中的方法经过半固态等温热处理，再取出水淬后的高熵合金的微观组织如图1所示。
按照实施例2中的方法经过半固态等温热处理，再取出水淬后的高熵合金的微观组织如图2所示。
按照实施例3中的方法经过半固态等温热处理，再取出水淬后的高熵合金的微观组织如图3所示。
图1-图3中(a)均为半固态等温处理15min，(b)均为半固态等温处理30min，(c)均为半固态等温处理45min，(d)均为半固态等温处理60min。
从图1-图3中发现，半固态等温处理30min后，随着半固态等温温度的升高，Al80Mg5Li5Zn5Cu5半固态高熵合金晶粒的平均尺寸逐渐增大，所获得球状组织的晶粒尺寸为70～90μm，且晶粒球化时间缩短。
按照实施例2中的方法经过半固态等温热处理30min后，再取出水淬后的高熵合金进行测试，半固态等温热处理后及未经过任何处理的高熵合金的工程应力-应变压缩曲线如图4所示。
从图4中可看出，经过本发明的半固态等温热处理方法处理后的Al80Mg5Li5Zn5Cu5高熵合金，相比于未处理的高熵合金压缩力学性能更好。半固态等温热处理后高熵合金的压缩强度为676.5MPa，提高了36％。
从图5中DTA曲线可看出，Al80Mg5Li5Zn5Cu5高熵合金的固相线温度为480℃，液相线温度为595℃。
实施例结果表明，本发明工艺简单，无需特殊设备，通过不同温度和不同时间的半固态等温热处理，能够获得具有球状组织的Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金，并提高合金的性能。
Claims (4)
1.一种半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法，其特征在于，将Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金于温度500℃～540℃下进行半固态等温处理15～60min，半固态等温热处理后水淬。
2.如权利要求1所述的半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法，其特征在于，半固态等温处理温度500℃～540℃处于固-液相线之间。
3.如权利要求1所述的半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法，其特征在于，在半固态等温处理过程中，使用铝镁合金用的熔剂覆盖保护。
4.如权利要求1所述的半固态等温热处理制备Al80Mg5Li5Zn5Cu5轻质高熵合金球状组织方法，其特征在于，在半固态等温处理温度520℃下，半固态等温处理30min，获得更优良的半固态球状组织。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101285144A (zh) * | 2008-05-05 | 2008-10-15 | 哈尔滨工程大学 | 一种半固态成形用镁合金及其半固态坯料制备方法 |
| US20090000707A1 (en) * | 2007-04-06 | 2009-01-01 | Hofmann Douglas C | Semi-solid processing of bulk metallic glass matrix composites |
| US20170241003A1 (en) * | 2016-02-23 | 2017-08-24 | Glassimetal Technology, Inc. | Gold-Based Metallic Glass Matrix Composites |
| CN107164712A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-09-15 | 南昌大学 | 一种Ti基块体非晶复合材料的半固态等温处理方法 |
| CN108034844A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-15 | 燕山大学 | 一种高熔点等组元高熵合金的半固态成形方法 |
| EP3822377A1 (en) * | 2019-11-18 | 2021-05-19 | Innsight S.r.l. | Metallurgical process for the preparation of semi-solid magnesium alloys in a quasi-liquid state |
| CN112981212A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-06-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种非等原子比高熵合金半固态触变坯料的制备方法 |
| CN114214579A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-22 | 华东交通大学 | 一种高熵合金等温热处理方法 |
-
2022
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090000707A1 (en) * | 2007-04-06 | 2009-01-01 | Hofmann Douglas C | Semi-solid processing of bulk metallic glass matrix composites |
| CN101285144A (zh) * | 2008-05-05 | 2008-10-15 | 哈尔滨工程大学 | 一种半固态成形用镁合金及其半固态坯料制备方法 |
| US20170241003A1 (en) * | 2016-02-23 | 2017-08-24 | Glassimetal Technology, Inc. | Gold-Based Metallic Glass Matrix Composites |
| CN107164712A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-09-15 | 南昌大学 | 一种Ti基块体非晶复合材料的半固态等温处理方法 |
| CN108034844A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-15 | 燕山大学 | 一种高熔点等组元高熵合金的半固态成形方法 |
| EP3822377A1 (en) * | 2019-11-18 | 2021-05-19 | Innsight S.r.l. | Metallurgical process for the preparation of semi-solid magnesium alloys in a quasi-liquid state |
| CN112981212A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-06-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种非等原子比高熵合金半固态触变坯料的制备方法 |
| CN114214579A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-22 | 华东交通大学 | 一种高熵合金等温热处理方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JUFU JIANG等: "Microstructure evolution and formation mechanism of CoCrCu1.2 FeNi high entropy alloy during the whole process of semi‐solid billet preparation", 《JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE & TECHNOLOGY》 * |
| 胡勇等: "等温热处理对AM60-1Si合金半固态组织的影响", 《兵工学报》 * |
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