【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于合金领域，具体涉及一种超强韧中熵合金及其制备方法。
技术介绍
1、高端低温装备包括航天火箭液体发动机部件用燃料储箱与增压输送系统阀瓣等，要求所用结构材料在超低温下同时具有超高的强度和韧性。如现代大推动比液体火箭发动其关键部件工作温度约为-183℃至-253℃，所需的材料应当具有在该超低温度下超高的强度和韧性等服役性能，该类服役性能直接决定液体火箭发动的推力。
2、纳米l12相(有序的金属间化合物)析出强化的高熵合金及中熵合金，在超低温下有优异的塑性与力学强度匹配性，远超正应用的1cr18ni9ti、304与316不锈钢，有望满足航天火箭液体发动机部件的实际需求。如专利文献cn115927944 a中公开的中熵合金在77k(-196℃)超低温下兼具良好的拉伸塑性与强度。但是该类合金材料在-269℃的温度下强韧性尚不清楚，随着工作温度的进一步降低，合金的晶格阻力明显升高，在增强合金材料的强度的同时可能降低了该类合金材料的韧性，使得其在更低的工作环境下可能无法兼顾高的强度和韧性，导致无法满足更低温的服役性能要求。
3、目前人们对于超低温应用的合金材料性能的研究较少，尤其是在4.2k(-269℃)的极端低温环境，特别是关于制备工艺对适用于超低温环境的合金性能的影响研究还有待进一步完善，以便获得更优的强度与韧性，满足航天火箭液体发动机部件或者其他领域对高性能超低温结构材料的迫切需求。
技术实现思路
1、针对上述现有技术涉及的中熵合金在4.2k(-269℃
2、为实现上述目的，具体包括以下技术方案：
3、一种中熵合金的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)将co、cr、ni、al、ti、v和ta金属单质原料分别进行清洗，再按照以金属原子百分比计的化学式(nicocr)73v2ta(ni6alti)3称量各金属单质原料，进行真空熔炼，待熔炼完成后将合金的熔体浇铸，获得(nicocr)73v2ta(ni6alti)3合金铸锭；
5、(2)将(nicocr)73v2ta(ni6alti)3合金铸锭依次经过固溶热处理、冷轧变形、时效热处理，得到所述中熵合金；所述时效热处理的温度为700-1000℃。
6、本专利技术的方法中，将(nicocr)73v2ta(ni6alti)3合金铸锭依次经过固溶热处理、冷轧变形、时效热处理得到所述中熵合金。本专利技术通过选择特定的合金元素及配合相应的固溶热处理、冷轧变形、时效热处理，能充分发挥晶格强化、固溶强化、析出强化、细晶强化作用效果与异构晶粒组织产生的背应力强化效果，实现同时增加中熵合金超低温下的强度及韧性的目的，具体机制分析如下：
7、(1)通过时效热处理后，可以诱导合金中的纳米l12析出相的析出，该纳米l12相和该合金基体组织皆为面心立方结构，纳米l12相与基体合金为共格关系，具有优异的析出强化作用效果；同时该析出物还可阻止晶粒的粗化，使得晶粒更细化，提升中熵合金力学强度；此外，nicocr基体组织的低错层能(比高熵合金nicocrfe更低)，使得中熵合金在超低温变形时，易形成堆垛层错与变形孪晶，保障了良好的韧性；
8、(2)本专利技术的合金中的v元素与ta元素固溶在中熵合金基体中，由于v元素及ta元素，与ni、co、cr等元素原子尺寸差异大，可造成晶格的严重畸变，因而可明显提升基体的晶格阻力，取得更优的固溶强化作用效果；同时，钒元素还可提高l12相强化中熵合金的晶格阻力，进而提高超低温力学强度；但钒元素的过量添加将抑制变形孪晶的出现，在一定程度上损害了韧性；在合金中添加钽元素，代替部分钒元素，可以减轻钒元素对变形孪晶的抑制作用，同时提高中熵合金的晶格阻力，进而提高超低温力学强度；此外，钽元素与钒元素的同时添加，虽然使中熵合金成分更为复杂，但依然无脆性相析出；
9、(3)通过冷轧与时效热处理，可获取细晶组织，从而充分利用细晶强化作用提升中熵合金力学强度；组织中还存在大量的退火孪晶，可起“动态细晶强化”作用，进一步强化中熵合金的力学强度。此外，固溶热处理或时效热处理过程中，合金晶粒的部分再结晶产生了异构晶粒组织，异构晶粒组织还可产生背应力强化效果；未再结晶晶粒中高密度位错提供了优异的位错强化作用效果，尺寸细小的再结晶晶粒产生了优异的细晶强化作用效果。
10、优选地，所述固溶热处理的温度为1050-1200℃，所述固溶热处理的时间为8-12h。
11、优选地，所述(nicocr)73v2ta(ni6alti)3合金铸锭的厚度为10-20mm，所述冷轧变形中，每次下压量为合金原始厚度的4-6％，直至合金最终厚度相比原始合金的厚度减少了70-90％停止。
12、优选地，所述时效热处理的温度为700-900℃，所述时效热处理的时间为20-30h。
13、优选地，所述真空熔炼为磁悬浮感应熔炼，所述磁悬浮感应熔炼的电压为500-600v，所述磁悬浮感应熔炼的电流为400-500a，所述真空熔炼的次数为2-4次，每次进行所述真空熔炼的时间为15-25min。
14、优选地，所述中熵合金含有纳米l12析出相，所述米l12析出相的平均粒径为9-75nm，体积百分含量为10-30％。
15、优选地，所述中熵合金为面心立方晶体结构，所述中熵合金的晶粒平均粒径为2-5μm。
16、优选地，所述中熵合金在4.2k下的屈服强度为1500-2200mpa，抗拉强度为2000-2500mpa，断裂应变为7-30％。
17、本专利技术的中熵合金含纳米l12析出相，且不含其它脆性相，实现同时增加中熵合金超低温下的强度及韧性的目的。
18、相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过选择特定的合金元素及配合相应的固溶热处理、冷轧变形、时效热处理，能充分发挥晶格强化、固溶强化、析出强化、细晶强化作用效果与异构晶粒组织产生的背应力强化效果，实现同时增加中熵合金超低温下的强度及韧性的目的，可满足高端低温装备关键部件对超低温高强韧材料的需求。
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1.一种中熵合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的中熵合金的制备方法，其特征在于，所述固溶热处理的温度为1050-1200℃，所述固溶热处理的时间为8-12h。
3.如权利要求1所述的中熵合金的制备方法，其特征在于，所述(NiCoCr)73V2Ta(Ni6AlTi)3合金铸锭的厚度为10-20mm，所述冷轧变形中，每次下压量为合金原始厚度的4-6％，直至合金最终厚度相比原始合金的厚度减少了70-90％停止。
4.如权利要求1所述的中熵合金的制备方法，其特征在于，所述时效热处理的时间为20-30h。
5.如权利要求1所述的中熵合金的制备方法，其特征在于，所述真空熔炼为磁悬浮感应熔炼，所述磁悬浮感应熔炼的电压为500-600V，所述磁悬浮感应熔炼的电流为400-500A，所述真空熔炼的次数为2-4次，每次进行所述真空熔炼的时间为15-25min。
6.一种权利要求1-5任意一项所述的中熵合金的制备方法制得的中熵合金。
7.如权利要求6所述的中熵合金，其特征在于，所述中熵合金含有纳米L1
8.如权利要求6所述的中熵合金，其特征在于，所述中熵合金为面心立方晶体结构。
9.如权利要求6所述的中熵合金，其特征在于，所述中熵合金在4.2K下的屈服强度为1500-2200MPa，抗拉强度为2000-2500MPa，断裂应变为7-30％。
...【技术特征摘要】
1.一种中熵合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的中熵合金的制备方法，其特征在于，所述固溶热处理的温度为1050-1200℃，所述固溶热处理的时间为8-12h。
3.如权利要求1所述的中熵合金的制备方法，其特征在于，所述(nicocr)73v2ta(ni6alti)3合金铸锭的厚度为10-20mm，所述冷轧变形中，每次下压量为合金原始厚度的4-6％，直至合金最终厚度相比原始合金的厚度减少了70-90％停止。
4.如权利要求1所述的中熵合金的制备方法，其特征在于，所述时效热处理的时间为20-30h。
5.如权利要求1所述的中熵合金的制备方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭翰林，胡玲，罗兵兵，
申请(专利权)人：广东省科学院中乌焊接研究所，
类型：发明
国别省市：
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