【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高熵合金材料，特别是涉及一种altifecrni高熵合金材料及其制备方法。
技术介绍
1、在航空航天、冶金、火力发电和核能等领域，高温环境不可避免，各种结构件因氧化而失效的情况屡见不鲜。随着技术的发展，对材料的要求也提出了更高的要求。在科研工作者对性能的极致追求下，零部件工作环境温度不断升高，受到的氧化也更加得剧烈。其中，最典型的就是有“工业明珠”之称的飞机“心脏”—航空发动机，每一代航空发动机推重比的提高，都伴随着对燃烧室更高温度的考验。如此高的温度，零部件的氧化速率比起常温呈数量级增长。对于关键热端部件，如涡轮叶片，其工作环境温度不断接近目前应用最广的铁基、钴基、镍基高温合金的极限温度，极大地降低了零部件的可靠性。fe基高温合金的适用的上限温度一般仅在750℃～780℃，而ni基、co基高温合金在900℃以上的超高温工作环境下也会出现灾难性氧化、工件熔化等无法正常工作的情形。
2、2004年，yeh首次提出了高熵合金(hea)的概念，高熵合金(high entropy alloys,heas)高熵合金最初定义为至少五种主元素，各组元摩尔分数相等或相近，不区分溶质和溶剂。现今有学者提出含有三种以上主元素且最大元素浓度不高于35％的合金也可视为高熵合金，因此高熵合金又称为多组元合金。由于其优异的性能，hea迅速引起了广泛关注。高熵合金由于较低的自由空位浓度和较大的扩散活化能，使其具有独特的缓慢元素扩散效应，这一特征不仅导致氧离子和金属阳离子扩散并缓慢结合；而且它也有助于形成复合氧化物。高熵合金具有四大效
技术实现思路
1、针对上述要解决的技术问题，本专利技术提供一种altifecrni高熵合金材料及其制备方法，抗氧化性强。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
3、一种altifecrni高熵合金材料，按原子百分比计，组成如下：al 5％～20％、ti5％～20％、cr 20％～35％、ni 20％～35％、fe 20％。
4、本专利技术的altifecrni高熵合金材料，以altifecrni系高熵合金作为基础，不仅成本低，而且具有优异的性能，然而通过调整al，ti，cr，ni，提高力学性能的同时，还提高高熵合金材料的高温抗氧化性。al、cr均能形成致密的氧化膜，从而提升高熵合金的抗氧化性能，此外，al元素起到稳定fcc结构作用。cr元素在提高抗氧化性能的同时还能显著提高力学性能和耐腐蚀性能。ti元素在高熵合金的成分中非常常见，ti元素的添加能够明显提高高熵合金的硬度，同时，ti元素在高熵合金中也有细化晶粒的作用。
5、优选地，所述altifecrni高熵合金材料为(alti)xfe20(crni)40-x(x＝20,15,10,5)，其中x代表的为原子百分比。
6、本专利技术还提供一种altifecrni高熵合金材料的制备方法，用于制备上述altifecrni高熵合金材料，根据原料自身熔点大小分类al<ti<ni<fe<cr,分别将al、ti混合熔炼成合金、将ni、fe、cr混合熔炼成合金，然后将两种合金熔炼制备，熔炼过程中原料按照熔点的大小依次从高到底放置，熔点最低的放置在底部。这样可以减少低熔点元素的飞溅和挥发。
7、优选地，选用纯度99.9％以上的al、cr、fe、ni、ti金属颗粒作为制备原料。
8、优选地，所述al、ti、ni、fe、cr的粒径均为1～3mm。
9、优选地，制备前对原料进行预处理，预处理方式为：对金属颗粒进行打磨和酸洗，然后分别放置在装有酒精的容器中进行超声波震荡清洗，反复清洗两次以上，再进行干燥。
10、优选地，先去除al原料、ti原料、fe原料、ni原料、cr原料表面的氧化皮，再将原料置于加有酒精的容器中，超声波清洗10min～20min；再更换无水乙醇，超声波清洗5min～10min，最后将原料吹干。
11、优选地，制备方法中，采用真空电弧熔炼炉在高纯度氩气氛围下进行制备，制备过程中不断有冷却水通过进行冷却。
12、优选地，制备方法中，将真空电弧熔炼炉的电极下降到原料上1-3mm引弧，再把电极升高到10mm处，逐步增大电流熔炼。
13、优选地，熔炼时，以5～8a/s的速度增大电流至90～120a进行熔炼，每次熔炼3～4min；任意一次熔炼完成后，将冷却所得合金块翻转180°再进行下一次熔炼，熔炼的次数为4～5次。
14、本专利技术提供的altifecrni高熵合金材料及其制备方法，与现有技术相比，有以下优点：
15、本专利技术的altifecrni高熵合金材料及其制备方法，以altifecrni系高熵合金作为基础，其不仅成本低，而且具有优异的性能，然而通过调整al，ti，cr，ni，提高力学性能的同时，还提高高熵合金材料的高温抗氧化性，al、cr均能形成致密的氧化膜，从而提升高熵合金的抗氧化性能，al元素起到稳定fcc结构作用，cr元素在提高抗氧化性能的同时还能显著提高力学性能和耐腐蚀性能，ti元素的添加能够明显提高高熵合金的硬度，同时，ti元素在高熵合金中也有细化晶粒的作用，fe元素价格低、储量丰富且有较好的力学性能，ni元素对耐高温性能和力学性能均有提升。
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1.一种AlTiFeCrNi高熵合金材料，其特征在于，按原子百分比计，组成如下：Al5％～20％、Ti5％～20％、Cr 20％～35％、Ni 20％～35％、Fe 20％。
2.根据权利要求2所述的AlTiFeCrNi高熵合金材料，其特征在于，所述AlTiFeCrNi高熵合金材料为(AlTi)xFe20(CrNi)40-x(x＝20,15,10,5)，其中x代表的为原子百分比。
3.一种AlTiFeCrNi高熵合金材料的制备方法，用于制备权利要求1或2所述的AlTiFeCrNi高熵合金材料，其特征在于，根据原料自身熔点大小分类Al<Ti<Ni<Fe<Cr,分别将Al、Ti混合熔炼成合金、将Ni、Fe、Cr混合熔炼成合金，然后将两种合金熔炼制备，熔炼过程中原料按照熔点的大小依次从高到底放置，熔点最低的放置在底部。
4.根据权利要求3所述的AlTiFeCrNi高熵合金材料的制备方法，其特征在于，选用纯度99.9％以上的Al、Cr、Fe、Ni、Ti金属颗粒作为制备原料。
5.根据权利要求4所述的AlTiFeCrN
6.根据权利要求3所述的AlTiFeCrNi高熵合金材料的制备方法，其特征在于，制备前对原料进行预处理，预处理方式为：对金属颗粒进行打磨和酸洗，然后分别放置在装有酒精的容器中进行超声波震荡清洗，反复清洗两次以上，再进行干燥。
7.根据权利要求6所述的AlTiFeCrNi高熵合金材料的制备方法，其特征在于，先去除Al原料、Ti原料、Fe原料、Ni原料、Cr原料表面的氧化皮，再将原料置于加有酒精的容器中，超声波清洗10min～20min；再更换无水乙醇，超声波清洗5min～10min，最后将原料吹干。
8.根据权利要求3所述的AlTiFeCrNi高熵合金材料的制备方法，其特征在于，制备方法中，采用真空电弧熔炼炉在高纯度氩气氛围下进行制备，制备过程中采用冷却水进行冷却。
9.根据权利要求3所述的AlTiFeCrNi高熵合金材料的制备方法，其特征在于，制备方法中，将真空电弧熔炼炉的电极下降到原料上1-3mm引弧，再把电极升高到10mm处，逐步增大电流熔炼。
10.根据权利要求9所述的AlTiFeCrNi高熵合金材料的制备方法，其特征在于，熔炼时，以5～8A/s的速度增大电流至90～120A进行熔炼，每次熔炼3～4min；任意一次熔炼完成后，将冷却所得合金块翻转180°再进行下一次熔炼，熔炼的次数为4～5次。
...【技术特征摘要】
1.一种altifecrni高熵合金材料，其特征在于，按原子百分比计，组成如下：al5％～20％、ti5％～20％、cr 20％～35％、ni 20％～35％、fe 20％。
2.根据权利要求2所述的altifecrni高熵合金材料，其特征在于，所述altifecrni高熵合金材料为(alti)xfe20(crni)40-x(x＝20,15,10,5)，其中x代表的为原子百分比。
3.一种altifecrni高熵合金材料的制备方法，用于制备权利要求1或2所述的altifecrni高熵合金材料，其特征在于，根据原料自身熔点大小分类al<ti<ni<fe<cr,分别将al、ti混合熔炼成合金、将ni、fe、cr混合熔炼成合金，然后将两种合金熔炼制备，熔炼过程中原料按照熔点的大小依次从高到底放置，熔点最低的放置在底部。
4.根据权利要求3所述的altifecrni高熵合金材料的制备方法，其特征在于，选用纯度99.9％以上的al、cr、fe、ni、ti金属颗粒作为制备原料。
5.根据权利要求4所述的altifecrni高熵合金材料的制备方法，其特征在于，所述al、ti、ni、fe、cr的粒径均为1～3mm。
6.根据权利要求3所述的alti...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹付成，刘彦江，杨熠，尹冰冰，任浩维，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
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