CN115747607A - 一种用于纤维金属层板的高熵合金薄板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于纤维金属层板的高熵合金薄板，成分为Al_aCo_bCr_cFe_dNi_eM_f，其中M为Y、La、Nd中的一种或多种，且a≠b≠c≠d≠e≠f；本发明高熵合金薄板制备方法为：一、选择金属原料去除氧化皮并配料；二、反复真空感应熔炼后浇铸；三、均匀化热处理；四、线切割后磨倒角；五、多次多道次冷轧‑退火循环轧制。本发明的高熵合金薄板成分具有非等摩尔比的特征，其层错能较低，更容易激活孪生变形，具有良好的塑形和高加工硬化率，提高了纤维金属层板的力学性能和抗冲击性能；本发明利用次多道次冷轧‑退火循环轧制得到晶粒尺寸分布更均匀、取向更具有随机性的高熵合金薄板，提高了高熵合金薄板的塑形和加工硬化率。

Description

一种用于纤维金属层板的高熵合金薄板及其制备方法

技术领域

本发明属于合金材料设计与制备领域，具体涉及一种用于纤维金属层板的高熵合金薄板及其制备方法。

背景技术

纤维金属层板是由纤维复合材料板和金属层板层压在一起而制成的。通常，纤维复合材料板主要选用芳纶纤维、玻璃纤维或碳纤维，而金属层板部分主要采用铝合金板、钛合金板、镁合金板或钢板。纤维金属层板主要用于航空航天、船舶工业等领域，用作抗冲击防护材料。

高熵合金属于多主元合金，是近年来发展起来的一类新型合金材料，含有至少四种主要金属元素，各元素含量可以按照等原子比或者接近等原子比例设计，通常各元素原子数含量不应少于5%。不同于传统的合金材料，高熵合金的混合熵高，不易形成金属间化合物，反而容易形成固溶体结构。高熵合金在动力学、组织结构、性能等方面相比传统合金也具有自身独特的特性，即热力学上的高熵效应、动力学上的迟滞扩散效应、结构上的晶格畸变效应和性能上的“鸡尾酒”效应。因此，高熵合金具有良好的综合性能，具备很高的耐高温性、耐腐蚀性、耐磨性，在获得高硬度、强度的同时，也能够具有较好的塑韧性，保证良好的机械加工性能，因此，有望成为新一代纤维金属层板用的金属板材，为提升航空器、运载火箭和船舶的抗冲击防护性能，提供了新的研究思路和方向。

当前纤维金属层板所选用的传统金属板在抗击低速冲击时，如维修过程中工具敲打、货物搬运不可避免产生的碰撞等，能够有效对抗，在失效前通过塑性变形吸收能量。然而，在应对高速冲击，例如跑道上的碎石冲击、冰雹、鸟撞等，往往产生明显的破坏，甚至穿透现象。此外，当前所选用的传统金属板材如镁合金板、钛合金板存在熔点较低且易燃的问题，具有一定的安全隐患。因此，亟需开发具有良好的抗冲击和防护性能，且更加安全的新型金属层板材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于纤维金属层板的高熵合金薄板。该高熵合金薄板的成分具有非等摩尔比的特征，其层错能较低，在变形的过程中更容易激活孪生变形，从而使其具有良好的塑形和高加工硬化率，应用于纤维金属层板作为金属层板时，有效地提高了纤维金属层板的力学性能和抗冲击性能，解决了传统金属板抗冲击和防护性能不佳的难题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于纤维金属层板的高熵合金薄板，其特征在于，该高熵合金薄板的成分为Al_aCo_bCr_cFe_dNi_eM_f，其中M为Y、La、Nd中的一种或多种，a、b、c、d、e、f表示各元素的原子比，且0.1≤a≤1，0.5≤b≤1，0.5≤c≤1，0.5≤d≤2，0.5≤e≤2, 0≤f≤0.2，且a≠b≠c≠d≠e≠f。

本发明的高熵合金薄板的成分为Al_aCo_bCr_cFe_dNi_eM_f，且a≠b≠c≠d≠e≠f，即高熵合金薄板的成分具有非等摩尔比的特征，与现有技术中的高熵合金成分相比，由于该高熵合金薄板中的层错能较低，在变形的过程中更容易激活孪生变形，从而使其具有良好的塑形和较高加工硬化率，应用于纤维金属层板作为金属层板时，有效地提高了纤维金属层板的力学性能和抗冲击性能，同时具有良好的耐火安全性。此外，通过在高熵合金薄板的成分中添加M即Y、La、Nd中的一种或多种，提高了高熵合金薄板的延展性，塑性和耐腐蚀性能，从而使其具有优异的冷加工性能，抗氧化性能，耐磨性能和在冲击条件下的韧性，同时增加纤维金属层板中金属层板与纤维层板之间的附着力。

上述的一种用于纤维金属层板的高熵合金薄板，其特征在于，a=0.27，b=0.8，c=0.9，d=0.6，e=1，所述高熵合金薄板的显微组织具有随机取向的等轴晶粒，平均晶粒尺寸为50μm，屈服强度为410MPa，极限抗拉强度高达956MPa。满足上述成分组成的高熵合金薄板的极限抗拉强度比屈服强度高出约133%，表现出了优良的加工硬化率。

另外，本发明还公开了一种制备如上述的用于纤维金属层板的高熵合金薄板的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、根据目标产物高熵合金薄板的成分选择金属原料，然后去除金属原料的氧化皮并进行配料；

步骤二、将步骤一中的配料置于真空感应熔炼炉进行反复真空感应熔炼，经浇铸得到毛坯铸锭；

步骤三、对步骤二中得到的毛坯铸锭进行均匀化热处理；

步骤四、对步骤三中经均匀化热处理后的毛坯铸锭进行线切割，得到板料毛坯，并对板料毛坯进行打磨倒角；

步骤五、对步骤四经打磨倒角后的板料毛坯进行多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺，得到高熵合金薄板。

本发明根据目标产物高熵合金薄板的成分配料后进行反复真空感应熔炼，浇铸得到的毛坯铸锭均匀化热处理后经线切割和打磨倒角，再进行多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺，得到高熵合金薄板，利用多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺使得高熵合金薄板中的晶粒尺寸分布更加均匀，其晶粒取向分布更具有随机性，从而有利于其在变形过程中变形孪晶的激活，从而提高了高熵合金薄板的塑形和加工硬化率。

上述的方法，其特征在于，步骤一中所述金属原料包括质量纯度均高于99.9%的Al、Co、Cr、Fe、Ni、Y、La、Nd。

上述的方法，其特征在于，步骤一中所述去除金属原料的氧化皮过程为：采用60~1500目的水砂纸，按照目数由小到大顺序依次作用于金属原料去除氧化皮，然后在无水乙醇或丙酮中超声清洗。

上述的方法，其特征在于，步骤二中所述反复真空感应熔炼的过程中对真空感应熔炼炉炉膛抽高真空至3×10^-2Pa以下，并保持配料呈熔融液态30min以上，反复真空感应熔炼的次数为5~10次。通过控制反复真空感应熔炼的过程，确保配料熔炼熔液中各组分的分布均匀。

上述的方法，其特征在于，步骤三中所述均匀化热处理在真空或氩气气氛下进行，温度为900℃~1200℃，时间为10h~24h，随炉冷却。上述均匀化热处理工艺保证高熵合金具有面心立方的晶体结构，从而使得高熵合金薄板具有良好的塑形和加工性能。

上述的方法，其特征在于，步骤四中所述线切割的厚度为2mm，然后利用60~1000目水砂纸打磨去除线切割痕迹。本发明通过控制线切割的厚度与控制板料毛坯的厚度，方便后续的热机械加工。

上述的方法，其特征在于，步骤五中所述多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺采用四辊冷轧机进行冷轧，并控制冷轧的单道次轧制下压量为上一道次轧制后板料毛坯厚度的5%以下，当冷轧的总变形量达到30%时进行退火热处理，温度为900℃~1100℃，时间为0.5h~2h，随炉冷却；重复上述冷轧和退火热处理、随炉冷却工艺，直至厚度为0.3mm，然后进行真空退火热处理，温度为900℃~1100℃，时间为0.5h~2h，随炉冷却，完成多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺；再采用线切割切去边缘开裂部分后进行平整处理，得到高熵合金薄板。本发明通过控制冷轧的单道次轧制下压量为上一道次轧制后板料毛坯厚度的5%以下，有效保护轧辊并防止冷轧过程中板料毛坯开裂，有利于获得组织比较均匀的高熵合金薄板。更优选地，多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺的具体过程为：将厚度为2mm的经打磨倒角后的板料毛坯先进行第一道次轧制，其压下量控制在原始经打磨倒角后的板料毛坯厚度的5%，接着第二道次的轧制方向与第一道次垂直，其压下量为第一道次轧制后板料毛坯厚度的5%，以此类推，直到总变形量达到30%后进行退火处理，退火后重复上述步骤，直到获得厚度0.3mm的板材。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的高熵合金薄板的成分具有非等摩尔比的特征，其层错能较低，在变形的过程中更容易激活孪生变形，从而使其具有良好的塑形和高加工硬化率，应用于纤维金属层板作为金属层板时，有效地提高了纤维金属层板的力学性能和抗冲击性能，同时具有良好的耐火安全性。

2、本发明的高熵合金薄板成分涉及的各合金元素储量丰富，相对容易获得，且各合金元素熔点相近，降低了熔炼难度，保证了高熵合金薄板制备熔炼工艺的顺利进行。

3、本发明通过在真空感应熔炼前对金属原料去除氧化皮，结合采用反复真空感应熔炼并控制保持配料熔融液态时间，有效避免了杂质成分的引入，大大提升了高熵合金薄板的生产效率和成品率。

4、本发明根据目标产物高熵合金薄板的成分配料后进行反复真空感应熔炼，浇铸得到的毛坯铸锭均匀化热处理后经线切割和打磨倒角，再进行多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺，得到晶粒尺寸分布更加均匀、晶粒取向分布更具有随机性的高熵合金薄板，提高了高熵合金薄板的塑形和加工硬化率。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明高熵合金薄板的制备工艺流程图。

图2为本发明实施例2中经均匀化热处理后的毛坯铸锭的拉伸力学性能曲线图。

图3为本发明实施例2制备的高熵合金薄板的电子背散射衍射图。

图4为本发明实施例2制备的高熵合金薄板的拉伸力学性能曲线图。

图5为本发明实施例2中经均匀化热处理后的毛坯铸锭和制备的高熵合金薄板的加工硬化率图。

图6a为本发明实施例2制备的高熵合金薄板的实物图。

图6b为本发明实施例2制备的高熵合金薄板用于纤维金属层板的实物图。

具体实施方式

实施例1

本实施例用于纤维金属层板的高熵合金薄板成分为Al_0.2Co_0.5CrFe_0.5Ni。

如图1所示，本实施例用于纤维金属层板的高熵合金薄板的制备方法包括以下步骤：

步骤一、根据目标产物高熵合金薄板的成分Al_0.2Co_0.5CrFe_0.5Ni选择质量纯度均高于99.9%的Al、Co、Cr、Fe、Ni作为金属原料，采用60~1500目的水砂纸，按照目数由小到大顺序依次作用于金属原料去除氧化皮，然后在无水乙醇或丙酮中超声清洗，并进行配料；

步骤二、将步骤一中的配料置于真空感应熔炼炉进行反复真空感应熔炼，经浇铸得到毛坯铸锭；所述反复真空感应熔炼的过程中对真空感应熔炼炉炉膛抽高真空至3×10^{- 2}Pa以下，并保持配料呈熔融液态30min以上，反复真空感应熔炼的次数为5次；

步骤三、对步骤二中得到的毛坯铸锭进行均匀化热处理；所述均匀化热处理在真空气氛下进行，温度为900℃，时间为24h，随炉冷却；

步骤四、对步骤三中经均匀化热处理后的毛坯铸锭进行线切割，线切割的厚度为2mm，然后利用60~1000目水砂纸打磨去除线切割痕迹，得到板料毛坯，并对板料毛坯进行打磨倒角；

步骤五、对步骤四经打磨倒角后的板料毛坯进行多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺，得到高熵合金薄板；所述多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺采用四辊冷轧机进行冷轧，并控制冷轧的单道次轧制下压量为上一道次轧制后板料毛坯厚度的5%，当冷轧的总变形量达到30%时进行退火热处理，温度为900℃，时间为1h，随炉冷却；重复上述冷轧和退火热处理、随炉冷却工艺，直至厚度为0.3mm，然后进行真空退火热处理，温度为900℃，时间为0.5h，随炉冷却，完成多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺；再采用线切割切去边缘开裂部分后进行平整处理，得到高熵合金薄板。

根据目标产物高熵合金薄板的成分Al_0.2Co_0.5CrFe_0.5Ni，计算得到高熵合金薄板的熔点约为1550℃，密度约为7.82g/cm³，除了Cr元素以外，其余元素均未达到熔点，因此本实施例的熔炼铸造工艺难度较小，不会有原材料的浪费。同时，本实施例高熵合金薄板的合金成分中含有较多的Al、Cr元素，显著提高了高熵合金薄板的耐腐蚀性，并使其具有良好的塑性和高加工硬化性，有利于提升其用于纤维金属层板的抗冲击性能。

实施例2

本实施例用于纤维金属层板的高熵合金薄板成分为Al_0.27Co_0.8Cr_0.9Fe_0.6Ni。

如图1所示，本实施例用于纤维金属层板的高熵合金薄板的制备方法包括以下步骤：

步骤一、根据目标产物高熵合金薄板的成分Al_0.27Co_0.8Cr_0.9Fe_0.6Ni选择质量纯度均高于99.9%的Al、Co、Cr、Fe、Ni作为金属原料，采用60~1500目的水砂纸，按照目数由小到大顺序依次作用于金属原料去除氧化皮，然后在无水乙醇或丙酮中超声清洗，并进行配料；

步骤二、将步骤一中的配料置于真空感应熔炼炉进行反复真空感应熔炼，经浇铸得到毛坯铸锭；所述反复真空感应熔炼的过程中对真空感应熔炼炉炉膛抽高真空至3×10^{- 2}Pa以下，并保持配料呈熔融液态30min以上，反复真空感应熔炼的次数为8次；

步骤三、对步骤二中得到的毛坯铸锭进行均匀化热处理；所述均匀化热处理在氩气气氛下进行，温度为1000℃，时间为24h，随炉冷却；

步骤四、对步骤三中经均匀化热处理后的毛坯铸锭进行线切割，线切割的厚度为2mm，然后利用60~1000目水砂纸打磨去除线切割痕迹，得到板料毛坯，并对板料毛坯进行打磨倒角；

步骤五、对步骤四经打磨倒角后的板料毛坯进行多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺，得到高熵合金薄板；所述多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺采用四辊冷轧机进行冷轧，并控制冷轧的单道次轧制下压量为上一道次轧制后板料毛坯厚度的5%，当冷轧的总变形量达到30%时进行退火热处理，温度为900℃，时间为1h，随炉冷却；重复上述冷轧和退火热处理、随炉冷却工艺，直至厚度为0.3mm，然后进行真空退火热处理，温度为900℃，时间为0.5h，随炉冷却，完成多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺；再采用线切割切去边缘开裂部分后进行平整处理，得到高熵合金薄板。

根据目标产物高熵合金薄板的成分Al_0.27Co_0.8Cr_0.9Fe_0.6Ni，计算得到高熵合金薄板的熔点约为1527℃，密度约为7.80g/cm³，除了Cr和Fe、Co元素以外，其余元素均未达到熔点，因此本实施例的熔炼铸造工艺难度较小，不会有原材料的浪费。同时，本实施例高熵合金薄板的合金成分中含有较多的Cr元素，显著提高了高熵合金薄板的耐腐蚀性，且高熵合金薄板的FCC结构有利于保证良好的塑性，微量Al元素的添加有助于其具有显著的加工硬化性能，有利于提升其用于纤维金属层板的抗冲击性能。

图2为本发明实施例2中经均匀化热处理后的毛坯铸锭的拉伸力学性能曲线图，从图2可以看出，该均质态的高熵合金的屈服强度约为270MPa，抗拉强度约为550MPa，断裂应变约为40%。

图3为本发明实施例2制备的高熵合金薄板的电子背散射衍射图，从图2可以看出，经轧制退火后高熵合金薄板的组织表现为随机取向的等轴晶晶粒形貌，在其基体中可观察到一些退火孪晶的存在。

图4为本发明实施例2制备的高熵合金薄板的拉伸力学性能曲线图，从图4可以看出，该轧制退火态高熵合金薄板的屈服强度约为410MPa，断裂应变约为在43%，且在达到屈服强度后，随着应变的继续增大，其强度有显著的提高，其极限抗拉强度最高可达到956MPa，比屈服强度高出约133%，表现出优良的加工硬化率，表明该Al_0.27Co_0.8Cr_0.9Fe_0.6Ni高熵合金薄板在受到冲击变形时，具有优良的抗冲击性能和防护能力。

图5为本发明实施例2中经均匀化热处理后的毛坯铸锭和制备的高熵合金薄板的加工硬化率图，从图5可知，与均质态的高熵合金相比，经多次多道次轧制-退火工艺得到的高熵合金薄板材料具有更高的加工硬化率。

图6a为本发明实施例2制备的高熵合金薄板的实物图，图6b为本发明实施例2制备的高熵合金薄板用于纤维金属层板的实物图，从图6a和图6b可知，纤维金属层板中高熵合金薄板作为金属层板与纤维层板实现紧密粘结，整体性良好。

实施例3

本实施例用于纤维金属层板的高熵合金薄板成分为Al_0.1CoCrFeNi₂。

如图1所示，本实施例用于纤维金属层板的高熵合金薄板的制备方法包括以下步骤：

步骤一、根据目标产物高熵合金薄板的成分Al_0.1CoCrFeNi₂选择质量纯度均高于99.9%的Al、Co、Cr、Fe、Ni作为金属原料，采用60~1500目的水砂纸，按照目数由小到大顺序依次作用于金属原料去除氧化皮，然后在无水乙醇或丙酮中超声清洗，并进行配料；

步骤二、将步骤一中的配料置于真空感应熔炼炉进行反复真空感应熔炼，经浇铸得到毛坯铸锭；所述反复真空感应熔炼的过程中对真空感应熔炼炉炉膛抽高真空至3×10^{- 2}Pa以下，并保持配料呈熔融液态30min以上，反复真空感应熔炼的次数为8次；

步骤三、对步骤二中得到的毛坯铸锭进行均匀化热处理；所述均匀化热处理在氩气气氛下进行，温度为1200℃，时间为10h，随炉冷却；

步骤四、对步骤三中经均匀化热处理后的毛坯铸锭进行线切割，线切割的厚度为2mm，然后利用60~1000目水砂纸打磨去除线切割痕迹，得到板料毛坯，并对板料毛坯进行打磨倒角；

步骤五、对步骤四经打磨倒角后的板料毛坯进行多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺，得到高熵合金薄板；所述多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺采用四辊冷轧机进行冷轧，并控制冷轧的单道次轧制下压量为上一道次轧制后板料毛坯厚度的5%以下，当冷轧的总变形量达到30%时进行退火热处理，温度为900℃，时间为2h，随炉冷却；重复上述冷轧和退火热处理、随炉冷却工艺，直至厚度为0.3mm，然后进行真空退火热处理，温度为1000℃，时间为0.5h，随炉冷却，完成多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺；再采用线切割切去边缘开裂部分后进行平整处理，得到高熵合金薄板。

实施例4

本实施例用于纤维金属层板的高熵合金薄板成分为AlCoCr_0.5Fe₂Ni_0.5Y_0.2。

如图1所示，本实施例用于纤维金属层板的高熵合金薄板的制备方法包括以下步骤：

步骤一、根据目标产物高熵合金薄板的成分AlCoCr_0.5Fe₂Ni_0.5Y_0.2选择质量纯度均高于99.9%的Al、Co、Cr、Fe、Ni、Y作为金属原料，采用60~1500目的水砂纸，按照目数由小到大顺序依次作用于金属原料去除氧化皮，然后在无水乙醇或丙酮中超声清洗，并进行配料；

步骤二、将步骤一中的配料置于真空感应熔炼炉进行反复真空感应熔炼，经浇铸得到毛坯铸锭；所述反复真空感应熔炼的过程中对真空感应熔炼炉炉膛抽高真空至3×10^{- 2}Pa以下，并保持配料呈熔融液态30min以上，反复真空感应熔炼的次数为10次；

步骤三、对步骤二中得到的毛坯铸锭进行均匀化热处理；所述均匀化热处理在氩气气氛下进行，温度为1200℃，时间为10h，随炉冷却；

步骤四、对步骤三中经均匀化热处理后的毛坯铸锭进行线切割，线切割的厚度为2mm，然后利用60~1000目水砂纸打磨去除线切割痕迹，得到板料毛坯，并对板料毛坯进行打磨倒角；

步骤五、对步骤四经打磨倒角后的板料毛坯进行多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺，得到高熵合金薄板；所述多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺采用四辊冷轧机进行冷轧，并控制冷轧的单道次轧制下压量为上一道次轧制后板料毛坯厚度的5%，当冷轧的总变形量达到30%时进行退火热处理，温度为1100℃，时间为2h，随炉冷却；重复上述冷轧和退火热处理、随炉冷却工艺，直至厚度为0.3mm，然后进行真空退火热处理，温度为1100℃，时间为2h，随炉冷却，完成多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺；再采用线切割切去边缘开裂部分后进行平整处理，得到高熵合金薄板。

实施例5

本实施例用于纤维金属层板的高熵合金薄板成分为AlCoCr_0.5Fe₂Ni_0.5Y_0.05La_0.15。

如图1所示，本实施例用于纤维金属层板的高熵合金薄板的制备方法包括以下步骤：

步骤一、根据目标产物高熵合金薄板的成分AlCoCr_0.5Fe₂Ni_0.5Y_0.05La_0.15选择质量纯度均高于99.9%的Al、Co、Cr、Fe、Ni、Y、La作为金属原料，采用60~1500目的水砂纸，按照目数由小到大顺序依次作用于金属原料去除氧化皮，然后在无水乙醇或丙酮中超声清洗，并进行配料；

步骤二、将步骤一中的配料置于真空感应熔炼炉进行反复真空感应熔炼，经浇铸得到毛坯铸锭；所述反复真空感应熔炼的过程中对真空感应熔炼炉炉膛抽高真空至3×10^{- 2}Pa以下，并保持配料呈熔融液态30min以上，反复真空感应熔炼的次数为10次；

步骤三、对步骤二中得到的毛坯铸锭进行均匀化热处理；所述均匀化热处理在氩气气氛下进行，温度为1200℃，时间为10h，随炉冷却；

步骤四、对步骤三中经均匀化热处理后的毛坯铸锭进行线切割，线切割的厚度为2mm，然后利用60~1000目水砂纸打磨去除线切割痕迹，得到板料毛坯，并对板料毛坯进行打磨倒角；

步骤五、对步骤四经打磨倒角后的板料毛坯进行多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺，得到高熵合金薄板；所述多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺采用四辊冷轧机进行冷轧，并控制冷轧的单道次轧制下压量为上一道次轧制后板料毛坯厚度的5%，当冷轧的总变形量达到30%时进行退火热处理，温度为1000℃，时间为1h，随炉冷却；重复上述冷轧和退火热处理、随炉冷却工艺，直至厚度为0.4mm，然后进行真空退火热处理，温度为1000℃，时间为1h，随炉冷却，完成多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺；再采用线切割切去边缘开裂部分后进行平整处理，得到高熵合金薄板。

实施例6

本实施例用于纤维金属层板的高熵合金薄板成分为AlCoCr_0.5Fe₂Ni_0.5Y_0.05La_0.05Nd_0.05。

如图1所示，本实施例用于纤维金属层板的高熵合金薄板的制备方法包括以下步骤：

步骤一、根据目标产物高熵合金薄板的成分AlCoCr_0.5Fe₂Ni_0.5Y_0.05La_0.05Nd_0.05选择质量纯度均高于99.9%的Al、Co、Cr、Fe、Ni、Y、La、Nd作为金属原料，采用60~1500目的水砂纸，按照目数由小到大顺序依次作用于金属原料去除氧化皮，然后在无水乙醇或丙酮中超声清洗，并进行配料；

步骤二、将步骤一中的配料置于真空感应熔炼炉进行反复真空感应熔炼，经浇铸得到毛坯铸锭；所述反复真空感应熔炼的过程中对真空感应熔炼炉炉膛抽高真空至3×10^{- 2}Pa以下，并保持配料呈熔融液态30min以上，反复真空感应熔炼的次数为10次；

步骤三、对步骤二中得到的毛坯铸锭进行均匀化热处理；所述均匀化热处理在氩气气氛下进行，温度为1200℃，时间为10h，随炉冷却；

步骤四、对步骤三中经均匀化热处理后的毛坯铸锭进行线切割，线切割的厚度为2mm，然后利用60~1000目水砂纸打磨去除线切割痕迹，得到板料毛坯，并对板料毛坯进行打磨倒角；

步骤五、对步骤四经打磨倒角后的板料毛坯进行多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺，得到高熵合金薄板；所述多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺采用四辊冷轧机进行冷轧，并控制冷轧的单道次轧制下压量为上一道次轧制后板料毛坯厚度的5%，当冷轧的总变形量达到30%时进行退火热处理，温度为1000℃，时间为1.5h，随炉冷却；重复上述冷轧和退火热处理、随炉冷却工艺，直至厚度为0.3mm，然后进行真空退火热处理，温度为1000℃，时间为1.5h，随炉冷却，完成多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺；再采用线切割切去边缘开裂部分后进行平整处理，得到高熵合金薄板。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于纤维金属层板的高熵合金薄板，其特征在于，该高熵合金薄板的成分为Al_aCo_bCr_cFe_dNi_eM_f，其中M为Y、La、Nd中的一种或多种，a、b、c、d、e、f表示各元素的原子比，且0.1≤a≤1，0.5≤b≤1，0.5≤c≤1，0.5≤d≤2，0.5≤e≤2, 0≤f≤0.2，且a≠b≠c≠d≠e≠f。

2.根据权利要求1所述的一种用于纤维金属层板的高熵合金薄板，其特征在于，a=0.27，b=0.8，c=0.9，d=0.6，e=1，所述高熵合金薄板的显微组织具有随机取向的等轴晶粒，平均晶粒尺寸为50μm，屈服强度为410MPa，极限抗拉强度高达956MPa。

3.一种制备如权利要求1或2所述的用于纤维金属层板的高熵合金薄板的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、根据目标产物高熵合金薄板的成分选择金属原料，然后去除金属原料的氧化皮并进行配料；

步骤二、将步骤一中的配料置于真空感应熔炼炉进行反复真空感应熔炼，经浇铸得到毛坯铸锭；

步骤三、对步骤二中得到的毛坯铸锭进行均匀化热处理；

步骤四、对步骤三中经均匀化热处理后的毛坯铸锭进行线切割，得到板料毛坯，并对板料毛坯进行打磨倒角；

步骤五、对步骤四经打磨倒角后的板料毛坯进行多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺，得到高熵合金薄板。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤一中所述金属原料包括质量纯度均高于99.9%的Al、Co、Cr、Fe、Ni、Y、La、Nd。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤一中所述去除金属原料的氧化皮过程为：采用60~1500目的水砂纸，按照目数由小到大顺序依次作用于金属原料去除氧化皮，然后在无水乙醇或丙酮中超声清洗。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤二中所述反复真空感应熔炼的过程中对真空感应熔炼炉炉膛抽高真空至3×10^-2Pa以下，并保持配料呈熔融液态30min以上，反复真空感应熔炼的次数为5~10次。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤三中所述均匀化热处理在真空或氩气气氛下进行，温度为900℃~1200℃，时间为10h~24h，随炉冷却。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤四中所述线切割的厚度为2mm，然后利用60~1000目水砂纸打磨去除线切割痕迹。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤五中所述多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺采用四辊冷轧机进行冷轧，并控制冷轧的单道次轧制下压量为上一道次轧制后板料毛坯厚度的5%以下，当冷轧的总变形量达到30%时进行退火热处理，温度为900℃~1100℃，时间为0.5h~2h，随炉冷却；重复上述冷轧和退火热处理、随炉冷却工艺，直至厚度为0.3mm，然后进行真空退火热处理，温度为900℃~1100℃，时间为0.5h~2h，随炉冷却，完成多次多道次冷轧-退火循环轧制工艺；再采用线切割切去边缘开裂部分后进行平整处理，得到高熵合金薄板。

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