一种高强韧多组分精密高电阻合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强韧多组分精密高电阻合金及其制备方法，所述合金由下述组分按原子百分比组成，Ni 45～60％，Cr 15～30％，Fe 5～20％，Al 5～15％，Mn 3～5％，Cu 0.2～3％，Si 1～5％；Mn、Cu、Si的原子百分含量之和≤13％且≥4.2％；Ni、Cr、Fe、Al的原子百分含量之和≥70％且≤95.8％；各组分原子百分比之和为100％。本发明专利技术制备的多组元合金基体呈现以面心立方结构为主的组织特征，具有优异的强度与塑性搭配；同时具备高电阻率且在773K以下的宽温度范围内具有优异的电阻率稳定性。温度范围内具有优异的电阻率稳定性。温度范围内具有优异的电阻率稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧多组分精密高电阻合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属材料制备
，具体涉及到一种高强韧多组分精密高电阻合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]电阻合金根据其应用场合不同可分为精密电阻合金、传感器用电阻合金、电热合金。高电阻合金通常为电阻率高于100μΩ.cm的电阻合金。精密电阻合金要求其电阻具有高度的精确性、时间稳定性和温度稳定性。精密高电阻合金是指具有高电阻率(高于100μΩ.cm)、低电阻温度系数的精密电阻合金。传感器用电阻合金常作为应变电阻合金使用，它可从深低温到高温范围内进行应力测定，如康铜合金。电热合金即将电能转化为热能，其主要用于家用电器、工业炉等领域的电热元件。随着电子器件小型化、集成化的发展，对电阻合金的要求越来越高，强塑性优异且具备高电阻率低电阻率温度系数的合金备受需求。
[0003]然而，精密电阻合金多含有贵金属，成本高；铁铬铝合金虽然具备电阻率高且电阻率温度系数低的特性，但其脆性大，塑性和韧性较差，不利于加工且高温强度低且易产生蠕变变形；镍铬、镍铬铁体系合金虽具有优于其它系列电热合金的高温强度及良好的塑性，但其电阻率较低且成本高。即易加工且适用于宽温度范围的高稳定性高精密高电阻合金的开发面临着严峻挑战。
[0004]至少包含四个或五个组元且每个组元的含量在35at.
‑
％至5at.
‑
％之间的多组元高熵合金(High
‑
entropy alloys)由于具备优异的综合性能近年来受到重视。多组元高熵合金的晶格中每个原子被不同种类的原子包围，并存在晶格畸变和应力，且晶格畸变通常高于常规合金。合金中的晶格畸变会影响位错的运动、电子和声子在晶格中的传导等，进而影响合金的力学和物理性能，使其具备电阻率高且电阻率温度系数低的特性。
[0005]例如：Kao等人[Y.F.Kao,S.
‑
K.Chen,T.
‑
J.Chen,P.
‑
C.Chu,J.
‑
W.Yeh,S.
‑
J. Lin,J.Alloys Compd.509(2011)0
‑
1614.]报道Al
0.25
CoCrFeNi高熵合金在4.2
‑
300K 的温度范围内保持高且稳定的电阻率220
‑
240μΩ
·
cm。Chen等人[S.
‑
K.Chen, Y.
‑
F.Kao,AIP Adv.2(2012)012111.]报道的Al
2.08
CoCrFeNi高熵合金在4.2
‑
360K 范围内的电阻率温度系数仅为72ppm/K，远低于传统合金。但这些高熵合金存在强塑性差[Z.M.Jiao,S.G.Ma,G.Z.Yuan,Z.H.Wang,H.J.Wang,H.J.Yang, J.W.Qiao,J.Mater.Eng.Perform.24(2015)3077
–
3083]以及可加工性能较低等问题。
[0006]此外，目前关于高熵电阻合金的电阻率及电阻温度系数研究主要集中在 4
‑
400K的温度范围，在更高温度范围内具有电阻率高且电阻温度系数小的高强韧合金目前还尚未被开发和报道。总而言之，在低温至室温及以上的宽温域内具备高强韧、高电阻率、低电阻率温度系数的精密高电阻合金的开发依然面临着严峻的技术问题。

技术实现思路

[0007]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施
例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0008]鉴于上述和/或现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种高强韧多组分精密高电阻合金及其制备方法，解决现有大量电阻合金强韧性差、阻值低、电阻率稳定性差的技术问题。
[0009]本专利技术的其中一个目的是提供一种高强韧多组分精密高电阻合金，其具有高强韧、高电阻、宽温域内低电阻率温度系数等特点。
[0010]在此，本专利技术所称的“高强韧”是指本专利技术的合金，其屈服强度在300MPa 至900MPa，抗拉强度在700MPa至1200MPa，断后延伸率在30％至70％。本专利技术所称的“高电阻”是指本专利技术的合金，电阻率在120μΩ.cm至160μΩ.cm。另外，本专利技术所称的“宽温域内低电阻率温度系数”是指本专利技术的合金，在773 K以下的宽温域内，电阻率温度系数为+300ppm/K至
‑
300ppm/K。
[0011]本专利技术提供了如下技术方案：一种高强韧多组分精密高电阻合金，由下述组分按原子百分比组成，
[0012][0013][0014]且Ni、Cr、Fe、Al的原子百分比之和≥70％且≤95.8％；Mn、Cu、Si的原子百分比之和≤13％且≥4.2％；各组分原子百分比之和为100％。
[0015]例如，本专利技术的合金按原子百分比组成可以是，但不限于55％Ni、20％Cr、 10％Fe、8％Al、4％Mn、1％Cu、2％Si；或50％Ni、26％Cr、12％Fe、5.5％Al、 4％Mn、0.5％Cu、2％Si。
[0016]本专利技术的另一个目的是提供一种高强韧多组分精密高电阻合金的制备方法，包括，
[0017]按原子百分比配取合金各组分；
[0018]在真空或惰性气体保护条件下熔炼得合金坯体；
[0019]将所述合金铸坯经热轧、均匀化、冷轧、退火、时效处理后，得合金块体。
[0020]在此处，本专利技术所称“按原子百分比配取”是指，按设计的合金各组分原子配比进行配料，原料使用各元素的纯金属块体，纯度不低于99.999％。
[0021]本专利技术所称“熔炼”是指，将金属材料投入加热炉溶化产出粗金属的火法冶金过程，可以采用鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、电炉熔炼、悬浮熔炼等现有设备进行。
[0022]本专利技术所称“热轧”是指，在再结晶温度以上进行的轧制，可以在现有的热轧机设备上进行。
[0023]本专利技术所称“均匀化”是指，是利用在高温进行长时间加热，使合金内部的化学成分充分扩散，可以采用现有的间歇式均匀化炉或连续式均匀化炉进行处理。
[0024]本专利技术所称“冷轧”是指，在再结晶温度以下进行的轧制，可以在现有的冷轧机设备上进行。
[0025]本专利技术所称“退火”是指，将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却，可以采用重结晶退火、不完全退火、等温式退火、均匀化退火、球化退火、去应力式退火等方式进行。
[0026]本专利技术所称“时效处理”是指，将合金工件在较高的温度或室温放置，其性能、形状、尺寸随时间而变化的热处理工艺。
[0027]作为本专利技术高强韧多组分精密高电阻合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧多组分精密高电阻合金，其特征在于：由下述组分按原子百分比组成，且，Ni、Cr、Fe、Al的原子百分比之和≥70％且≤95.8％，Mn、Cu、Si的原子百分比之和≤13％且≥4.2％，各组分原子百分比之和为100％。2.如权利要求1所述的高强韧多组分精密高电阻合金的制备方法，其特征在于：包括，按原子百分比配取合金各组分；在真空或惰性气体保护条件下熔炼得合金坯体；将所述合金坯体经热轧、均匀化、冷轧、退火、时效处理后，得合金块体。3.如权利要求2所述的高强韧多组分精密高电阻合金的制备方法，其特征在于：所述熔炼，熔炼温度为1623～2473K。4.如权利要求2或3所述的高强韧多组分精密高电阻合金的制备方法，其特征在于：所述熔炼，维持炉内真空度在1～0.0001帕或维持炉内惰性气体压力在0.000001～5兆帕。5.如权利要求4所述的高强韧多组分精密高电阻合金的制备方法，其特征在于：所述热轧，采用多道次热轧，热轧温度为1173～1473K，单道次轧下量≤25％，总轧下量为30～80％。6.如权利要求2、3、5中任一项所述的高强韧多组分精密高电阻合金的制备方法，其特征在于：所述均匀化，处理温度为1223～1573K，均温时间30～60...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志明，朱书亚，严定舜，甘科夫，张勇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：