改善Cantor合金高温抗氧化性能的方法和所得产品及应用技术

本发明专利技术提供一种改善Cantor合金高温抗氧化性能的方法和所得产品及应用，所述改善Cantor合金高温抗氧化性能的方法，包括将Cantor合金在惰性气体氛围中900

【技术实现步骤摘要】
改善Cantor合金高温抗氧化性能的方法和所得产品及应用


[0001]本专利技术涉及高熵合金材料
，尤其涉及一种改善Cantor合金高温抗氧化性能的方法和所得产品及应用。

技术介绍

[0002]Cantor合金因其独特的高熵效应和迟滞扩散效应故而在高温下仍保持单一FCC结构，而且高温下仍具有较高的力学性能，因此Cantor合金有望替代传统合金成为高温环境下服役的合金之一。但高温氧化现象一直是该合金长时间服役的重要限制因素，因此，改善Cantor合金的高温抗氧化性能具有重要意义。
[0003]目前，针对Cantor合金高温氧化现象严重的问题，本领域普遍采取的方法是向合金中加入合金化元素Al、Nb等来改善Cantor合金高温氧化现象。例如，F.X.Ye等人通过向Cantor合金中加入不同含量Al来研究该合金高温氧化现象，结果表明随着Al含量增加，合金抗氧化性逐渐升高，这是由于合金表面产生一层薄的Al2O3和Cr2O3薄膜，可以有效阻碍合金内部金属离子与外界空气接触，从而提高Cantor合金抗氧化性。Dong Huang等人研究不同Nb含量对Cantor合金抗氧化性影响时发现，适量Nb元素加入可以使合金中产生Laves相，该相可以有效阻碍合金内部金属离子向外扩散，从而提高合金抗氧化性。
[0004]但上述方法会导致合金相结构类型发生转变，从而降低合金腐蚀性能和韧性；同时，合金化元素的加入量不能合理的控制，而且Cantor合金极易出现元素偏析现象，从而导致Cantor合金抗氧化性较低；此外，合金化元素的加入在一定程度上也会导致资源浪费。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种改善Cantor合金高温抗氧化性能的方法和所得产品及应用。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供一种改善Cantor合金高温抗氧化性能的方法，包括将Cantor合金在惰性气体氛围中900
±
10℃下退火处理1～2小时的步骤。
[0008]相较于传统的向合金中加入Al、Nb等合金化元素来改善高温抗氧化性能，本专利技术研究发现，通过采用惰性氛围中900
±
10℃下退火处理1～2小时的方法，可以改善Cantor合金的高温抗氧化性能，同时有效避免合金因物相结构类型转变而导致其它性能降低现象的出现，也可以有效降低Cantor合金内部元素偏析现象，还可以避免资源浪费问题的发生。
[0009]进一步地，所述Cantor合金在退火前先加工成铸锭进行压下量为90％以上的轧制处理。更优选为加工成铸锭进行压下量为95％的轧制处理。
[0010]一般所制备铸态Cantor晶粒尺寸较大，力学性能较低，对合金进行轧制处理可以降低合金内部晶粒尺寸，对合金起到细晶强化作用，而且轧制可以为后期退火引入孪晶做准备，从而通过调控孪晶界和晶界的比例来实现良好高温抗氧化性能。
[0011]进一步地，采用真空电弧熔炼加铜模铸造法将所述Cantor合金制成铸锭。
[0012]本专利技术中所述Cantor合金的化学组成为Cr
20
Mn
20
Fe
20
Co
20
Ni
20
。
[0013]进一步地，所述高温抗氧化性能至少包括经800℃保温24小时处理后，合金平均氧化速率在1.0～3.0之间，合金氧化层厚度小于6.5微米。更优选地，合金内部氧化现象程度较低，在本专利技术具体实施方式中体现为合金内部孔隙很少。
[0014]本专利技术还提供由上述改善Cantor合金高温抗氧化性能的方法得到的Cantor合金产品。
[0015]经过上述改善方法得到的Cantor合金产品不仅具有较好的高温抗氧化性能，还仍保持单一FCC晶体结构。
[0016]本专利技术还提供所得Cantor合金产品在涡轮机叶片等高温环境中的应用。
[0017]本专利技术提供了一种改善Cantor合金高温抗氧化性能的方法和所得产品及应用。本专利技术采用适宜的热处理温度和时间，得到了综合性能较佳特别是高温抗氧化性能良好的Cantor合金。该方法相较于传统方法，使Cantor合金仍保持单一FCC结构，避免合金因物相结构类型转变而导致其它性能降低现象的出现；也可以有效降低Cantor合金内部元素偏析现象；此外，还可以避免资源浪费问题的发生。
附图说明
[0018]图1为不同热处理后Cantor合金经高温氧化后的XRD图；
[0019]图2为900℃退火后的Cantor合金经高温氧化后的表面形貌图；
[0020]图3为900℃退火后的Cantor合金经高温氧化后的氧化截面形貌图；
[0021]图4为700℃退火后的Cantor合金经高温氧化后的表面形貌图；
[0022]图5为700℃退火后的Cantor合金经高温氧化后的氧化截面形貌图；
[0023]图6为800℃退火后的Cantor合金经高温氧化后的表面形貌图；
[0024]图7为800℃退火后的Cantor合金经高温氧化后的氧化截面形貌图；
[0025]图8～10为不同热处理后Cantor合金的晶界取向分布图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]以下实施例中Cantor合金的化学组成为Cr
20
Mn
20
Fe
20
Co
20
Ni
20
。
[0028]实施例1
[0029]本实施例提供一种改善Cantor合金高温抗氧化性能的方法，包括以下步骤：
[0030]使用真空电弧熔炼加铜模铸造法制备质量为2kg的椭圆形铸锭(Cantor合金)，对制备的铸锭进行压下量为95％的轧制处理；将轧制后Cantor合金使用通有氩气的真空管式炉在900℃退火处理1小时。
[0031]性能测试
[0032]将退火处理后的Cantor合金切割成10
×
10
×
1mm的长方体块，为了避免合金接触干扰，将长方体块中部打直径为1mm的孔，使用镍丝将其悬挂在坩埚内部，将悬挂有退火处
理后合金的坩埚放于马弗炉中，在马弗炉中随炉加热到800℃，然后在该温度下保温24小时。
[0033]使用精密电子天平对退火处理后高温氧化前和高温氧化后合金重量进行测量，使用X射线衍射仪对退火处理后高温氧化合金表面物相结构类型进行分析，使用扫描电子显微镜对退火处理后高温氧化合金表面及截面氧化层形貌进行分析。
[0034]结果，高温氧化后XRD图谱如图1所示，合金表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善Cantor合金高温抗氧化性能的方法，其特征在于，包括将Cantor合金在惰性气体氛围中900
±
10℃下退火处理1～2小时的步骤。2.根据权利要求1所述的改善Cantor合金高温抗氧化性能的方法，其特征在于，所述Cantor合金在退火前先加工成铸锭进行压下量为90％以上的轧制处理。3.根据权利要求2所述的改善Cantor合金高温抗氧化性能的方法，其特征在于，采用真空电弧熔炼加铜模铸造法将所述Cantor合金制成铸锭。4.根据权利要求1～3任一项所述的改善Cantor合金高温抗氧化性能的方法，其特征在于，所述Cantor合金的化学组成为Cr
20
Mn
20
Fe
20
...

【专利技术属性】
技术研发人员：席晓丽，庞宝林，王曼，聂祚仁，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：