【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金，特别涉及一种具有超高强塑性的ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金，还涉及其制备方法，属于金属材料。
技术介绍
1、共晶高熵合金作为近年来大热的新型合金，其结合了传统共晶合金成分均匀，良好铸造性的优点与高熵合金相稳定性高，优异力学性能等优点，是一种表现为面心立方(fcc)相与体心立方(bcc)相组成的层片状异质结构的自生双相复合材料。共晶高熵合金因其独特的双相结构，获得了区别于单相fcc/bcc高熵合金的良好的强塑性结合能力，与单相fcc高熵合金相比，共晶高熵合金拥有更高的屈服强度，且能够保持不错的加工硬化能力，而与单相bcc高熵合金相比，共晶高熵合金具有更好的塑性。良好的强塑性结合使共晶高熵合金具有能够作为新型结构材料广泛应用于轨道交通、军事工业领域的潜力。但是铸态共晶高熵合金的屈服强度相对较低，这是由于共晶高熵合金具有fcc+bcc两相结构，与bcc相相比，fcc滑移时所需的启动应力更小，更容易发生位错的启动和滑移引起塑性变形，因而屈服强度较低。在屈服过程中软相fcc相会较早屈服，进而会影响整体的屈服强度以及两相的协调变形。如何提高fcc软相的屈服强度，从而提高共晶高熵合金的整体强塑性仍是一个亟待解决的问题。
2、前期研究发现通过冷轧退火后获得的超细晶结构可以有效的提高共晶高熵合金的屈服强度，这是由于超细晶结构带来明显的细晶强化效果可以提高软相的屈服强度从而提高力学性能。然而，超细晶粒的位错存储能力较差，且在变形过程中位错容易在界面处堆积导致界
3、上述方法均未能有效的同时提高共晶高熵合金的强度和塑性，如何提高软相fcc相的屈服强度，进而提高整体屈服强度，同时在高强度下保持良好的加工硬化能力与裂纹抑制能力，是目前研究的难题，目前已有报道的共晶高熵合金仍无法满足这些问题。
技术实现思路
1、针对于现有技术中共晶高熵合金所存在的问题，本专利技术的首要目的是在于提供一种ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金，该近共晶高熵合金不但具有超高的屈服强度，同时也兼备了在高强度条件下良好的塑性，其屈服强度可超过1600mpa，抗拉强度不低于1750mpa，塑性变形量可达12％以上，在工业领域具有极大的应用潜力。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种高强度ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金的制备方法，此方法具有低成本、生产过程简易化的特点，具有实现产业化的潜力。
3、为了实现上述的技术目的，本专利技术提供了一种ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金，其元素组成通式为：niacobfecaldcue，其中，a、b、c、d、e均为原子百分数，35％≤a≤45％，15％≤b≤25％，15％≤c≤25％，15％≤d≤20％，0％≤e≤5％，且a+b+c+d+e＝100％；其具有面心立方晶体结构相与体心立方晶体结构相的双相微观组织。进一步优选的ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金，其元素组成通式中，36％≤a≤41％，15％≤b≤25％，15％≤c≤25％，15％≤d≤19％，2％≤e≤5％，且a+b+c+d+e＝100％。
4、本专利技术提供的ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金，其具有面心立方与体心立方双相结构，具有良好的综合力学性能。通过在共晶高熵合金中添加cu元素，利用细晶强化与析出强化提高面心立方软相的屈服强度，进而提高合金整体的屈服强度，促进两相协调变形。所得的ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金具有强度高、塑性良好的特点，尤其是随着铜元素的引入含量增加，其拉伸强度逐渐增加，然而当轧制处理后，随着cu含量的增高，塑性会降低。而合金中随着ni元素和al元素的比例变化，合金的成分与性能也会发生变化，随着ni元素的增多，两相中的fcc相比例会增大，合金塑性增强而强度降低；而随着al含量增多，两相中的b2相比例增大，合金强度提高而塑性降低。因此需控制cu元素的含量获得综合力学性能满足应用所需的近共晶高熵合金。
5、本专利技术的ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金不但具有超高的屈服强度，同时也兼备了在高强度条件下良好的塑性，其屈服强度可超过1600mpa，抗拉强度不低于1750mpa，塑性变形量可达12％以上，在高强度下仍保持了良好塑性，在工业领域具有极大的应用潜力。
6、本专利技术还提供了一种ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金的制备方法，该方法是将ni、co、fe、al和cu原料进行表面清洁预处理后，依次进行真空电弧熔炼、铸造、冷轧与退火，即得。
7、本专利技术的ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金的制备方法简单，可以很好的满足现有生产技术条件下的熔炼铸造等加工工艺，易实现产业化生产。
8、本专利技术的ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金的制备过程中通过冷轧和退火的特殊处理，使得fcc相由于析出强化与细晶强化，其强度显著提高，能够获得良好的综合力学性能，其屈服强度可超过1600mpa，抗拉强度不低于1750mpa，塑性变形量可达12％以上。
9、作为一个优选的方案，所述清洁预处理过程包括砂纸打磨去除金属原料ni、co、fe、al和cu表面氧化膜和使用工业无水乙醇进行超声波清洗，去除表面污染物与灰尘等。表面预处理可以避免杂质影响后续熔炼过程。
10、作为一个优选的方案，所述真空电弧熔炼的条件为：电弧电流为250～400a，重复熔炼至合金充分熔炼均匀，每次熔炼时间为90～120s。优选的熔炼次数为6次以上。通过调控熔炼过程中的电流大小、熔炼次数以及熔炼时间等可以保证合金熔炼的均匀性。
11、作为一个优选的方案，所述冷轧的条件为：每次下压量为3～5毫米，总轧制量为80％～90％。轧制量太小会导致合金机械性能变差，而轧制量太大合金容易产生较大的内应力。
12、作为一个优选的方案，所述退火的条件为：过程为从室温以5～10℃/min的速度升温至625～675℃并保温1～2小时后，水淬如果退火温度过高或时间过久，可能会导致晶粒粗大从而使强度降低，而退火温度过低或时间过短会导致晶粒过细而使塑性降低。进一步优选的退火温度为655～660℃。
13、作为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Ni-Co-Fe-Al-Cu系近共晶高熵合金,其特征在于：元素组成通式为：NiaCobFecAldCue，其中a、b、c、d、e均为原子百分数，35％≤a≤45％，15％≤b≤25％，15％≤c≤25％，15％≤d≤20％，0％≤e≤5％，且a+b+c+d+e＝100％；其具有面心立方晶体结构相与体心立方晶体结构相的双相微观组织。
2.根据权利要求1中所述的一种Ni-Co-Fe-Al-Cu系近共晶高熵合金，其特征在于：36％≤a≤41％，15％≤b≤25％，15％≤c≤25％，15％≤d≤19％，2％≤e≤5％，且a+b+c+d+e＝100％。
3.根据权利要求1或2中所述的一种Ni-Co-Fe-Al-Cu系近共晶高熵合金的制备方法，其特征为：将Ni、Co、Fe、Al和Cu原料进行表面清洁预处理后，依次进行真空电弧熔炼、冷轧与退火，即得。
4.根据权利要求3所述的一种Ni-Co-Fe-Al-Cu系近共晶高熵合金的制备方法，其特征在于：所述清洁预处理包括砂纸打磨去除表面氧化膜和超声洗涤步骤。
5.根据权利要求3所述的一种Ni-
6.根据权利要求3或5所述的一种Ni-Co-Fe-Al-Cu系近共晶高熵合金的制备方法，其特征在于：所述真空电弧熔炼的条件为：电弧电流为250～400A，重复熔炼至合金充分熔炼均匀，每次熔炼时间为90～120s。
7.根据权利要求3所述的一种Ni-Co-Fe-Al-Cu系近共晶高熵合金的制备方法，其特征在于：所述冷轧的条件为：每次下压量为3～5毫米，总轧制量为80％～90％。
8.根据权利要求3所述的一种Ni-Co-Fe-Al-Cu系近共晶高熵合金的制备方法，所述退火的条件为：从室温以5～10℃/min的速度升温至625～675℃并保温1～2小时后，水淬。
...【技术特征摘要】
1.一种ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金,其特征在于：元素组成通式为：niacobfecaldcue，其中a、b、c、d、e均为原子百分数，35％≤a≤45％，15％≤b≤25％，15％≤c≤25％，15％≤d≤20％，0％≤e≤5％，且a+b+c+d+e＝100％；其具有面心立方晶体结构相与体心立方晶体结构相的双相微观组织。
2.根据权利要求1中所述的一种ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金，其特征在于：36％≤a≤41％，15％≤b≤25％，15％≤c≤25％，15％≤d≤19％，2％≤e≤5％，且a+b+c+d+e＝100％。
3.根据权利要求1或2中所述的一种ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金的制备方法，其特征为：将ni、co、fe、al和cu原料进行表面清洁预处理后，依次进行真空电弧熔炼、冷轧与退火，即得。
4.根据权利要求3所述的一种ni-co-fe-al-cu系近共晶高熵合金的制备方法，其特征在于：所述清洁预处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：石芸竹，李博，雷智锋，刘婷，陈凯，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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