一种制造技术

本发明专利技术属于合金材料技术领域，具体涉及一种

【技术实现步骤摘要】
一种CrNiFeCuTiB系高强韧性高熵合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于合金材料
，具体涉及一种
CrNiFeCuTiB
系高强韧性高熵合金及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]高熵合金是一种多主元合金，通常至少由5种元素组成，每种元素的含量在5％到
35
％之间
。
由于高熵合金的高熵效应，其多主元金属倾向于形成简单的固溶体而不是许多复杂相
。
这种效应使高熵合金避免产生脆性的金属间化合物，能够具有较高的强度，较好的耐磨性以及抗腐蚀性等
。
例如
CN114058922
公布了一种轻型硬质
CoCrAlSiNi
高熵合金及其制备方法，通过真空电弧熔炼法得到了高硬度
、
低密度并具有良好的力学性能和热稳定性的新型的轻型硬质高熵合金
。
[0003]现有技术中存在一些体系，例如
AlCoCrFeNi、MoNbTaTiV、CoFeNi
x
VMo
y
和
FeCoNiCuAl。
但由于
FCC
相较软而
BCC
相较硬和脆的原因，具有体心立方的高熵合金如
MoNiTaW
，具有高强度但延展性较差；面心立方的高熵合金如
CoCrFeNi
，有良好的延展性但强度低
。
所以，需要开发具有高强度高硬度同时具有良好塑性的高熵合金技术
。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种
CrNiFeCuTiB
系高强韧性高熵合金及其制备方法和应用
。
[0005]本专利技术所提供的技术方案如下：
[0006]一种
CrNiFeCuTiB
系高强韧性高熵合金，由
Cr、Ni、Fe、Cu、Ti
与
B
组成，其中
Cr:Ni:Fe:Cu:Ti:B
的原子比为
(0.1
～
1):(0.5
～
2):(0.5
～
1):(0.5
～
1.5):(0.1
～
0.5):(0.1
～
0.7)
，同时按原子比
0.028≤(Ti+B)/(Cr+Ni+Fe+Cu)≤0.25。
[0007]本专利技术所提供的
CrNiFeCuTiB
系高熵合金由塑性较好的
FCC
基体组成，析出的
Laves
相和
δ
相使得合金的强度和硬度提高
。
该合金的晶体结构简单，成分均匀；硬度较高，能达到
650HV
；抗压强度可达到
1929MPa
，且压缩应变可达
55
％
。
[0008]本专利技术还提供了一种
CrNiFeCuTiB
系高强韧性高熵合金的制备方法，包括以下步骤：
[0009]1)
按照摩尔比
(0.1
～
1):(0.5
～
2):(0.5
～
1):(0.5
～
1.5):(0.1
～
0.5):(0.1
～
0.7)
称取洁净的
Cr
金属块
、Ni
金属块
、Fe
金属块
、Cu
金属块
、Ti
金属块和
B
颗粒进行配料；
[0010]2)
将各原料置入电弧熔炼炉内的铜坩埚内，按照低熔点元素在下
、
高熔点元素在上的顺序布置原料；
[0011]3)
将电弧熔炼炉内的真空度调节到为
‑
0.1
～
‑
0.05MPa
，氩气为保护气；
[0012]4)
进行电弧熔炼，得到铸态的
CrNiFeCuTiB
系高强韧性高熵合金
。
[0013]具体的，步骤
2)
中：在所述电弧熔炼炉内单独放置钛锭，用于在熔炼过程中吸收剩余的氧气
。
[0014]具体的，步骤
3)
中：保护气为氩气
。
[0015]具体的，步骤
4)
中：
[0016]起弧电流为
60
～
80A
；
[0017]熔融电流为
300
～
700A
；
[0018]熔融时间为
30
‑
90s。
[0019]具体的，步骤
4)
中：反复熔炼，次数为4～
10
次
。
[0020]具体的，步骤
4)
中：得到的铸锭的直径为
20
～
90mm
，高度为5～
200mm。
[0021]CrNiFeCuTiB
系高强韧性高熵合金的制备方法可具体包括以下步骤：
[0022]1、
称取原料：
[0023]1a、
将
Cr
金属块
、Ni
金属块
、Fe
金属块
、Cu
金属块
、Ti
金属块
、B
颗粒使用
1000#
砂纸进行去皮打磨至原料表面光亮无污染
。
将所有原料放入装有丙酮的烧杯中用超声洗涤5分钟，取出后吹干待用，原料的纯度均在
99.999wt.
％以上
。
[0024]1b、
按照摩尔比
(0.1
～
1)
：
(0.5
～
2)
：
(0.5
～
1)
：
(0.5
～
1.5)
：
(0.1
～
2)
：
(0.1
～
1.5)
称取清洗后的
Cr
金属块
、Ni
金属块
、Fe
金属块
、Cu
金属块
、Ti
金属块
、B
颗粒进行配置，配置过程中的质量误差应该控制在
0.05g
内
。
[0025]2、
放置原料：
[0026]2a、
用无水乙醇将铜坩埚和炉膛内壁擦拭干净，避免污染物对合金的影响
。
在炉内其中一个坩埚内放入一个打磨光亮的钛锭吸收剩余本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
CrNiFeCuTiB
系高强韧性高熵合金，其特征在于：由
Cr、Ni、Fe、Cu、Ti
与
B
组成，其中
Cr:Ni:Fe:Cu:Ti:B
的原子比为
(0.1
～
1):(0.5
～
2):(0.5
～
1):(0.5
～
1.5):(0.1
～
0.5):(0.1
～
0.7)
，同时按原子比
0.028≤(Ti+B)/(Cr+Ni+Fe+Cu)≤0.25。2.
一种根据权利要求1所述的
CrNiFeCuTiB
系高强韧性高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)
按照摩尔比
(0.1
～
1):(0.5
～
2):(0.5
～
1):(0.5
～
1.5):(0.1
～
0.5):(0.1
～
0.7)
称取洁净的
Cr
金属块
、Ni
金属块
、Fe
金属块
、Cu
金属块
、Ti
金属块和
B
颗粒进行配料；
2)
将各原料置入电弧熔炼炉内的铜坩埚内，按照低熔点元素在下
、
高熔点元素在上的顺序布置原料；
3)
将电弧熔炼炉内的真空度调节到为
‑
0.1
～
‑
0.05MPa
，氩气为保护气；
4)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴开明，王巍麟，侯廷平，向绍观，
申请(专利权)人：武科鑫材武汉科技有限公司武科复材海口科技有限公司中能华源智能装备研究设计院青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：