【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金技术，尤其涉及一种y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金、其制备方法及用途。
技术介绍
1、在结构材料日趋轻量化的驱动下，2010年轻质高熵合金逐渐进入研究者视野，作为高熵合金的新分支，具有高熵合金优异性质的同时，还具备密度小的优点，在性能上轻质高熵合金具有高比强度、优异的耐磨性、优异的耐腐蚀性、抗高温软化性能以及良好的生物相容性等特点，这些性能上的优势使得轻质高熵合金在航空航天、化石能源及生物科技领域极具应用潜力。
2、轻质高熵合金的研究初期，由于各合金元素的原子半径、电负性、晶体结构以及熔点差别较大，很难形成单一的固溶体结构，绝大多数轻质高熵合金具有多项复杂结构，包含大量脆性金属间化合物laves相、δ相、α相、β相、σ相等，无法进行拉伸测试，大多采用压缩性能来表征材料的强度及塑性等力学性能，部分单相固溶体结构的难熔高熵合金虽然在室温下展现优异的室温拉伸性能，但其强度随温度的升高迅速下降，所以单相固溶体在高温环境下不具优势，然而目前许多多相难熔高熵合金在室温下不具备拉伸塑性，所以，如何在保证室温拉伸力学性能的同时兼顾高温力学性能是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对目前难熔高熵合金高密度、低拉伸塑性的问题，提出一种y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金，该合金在铸态下呈现为典型的树枝晶形貌，相结构由体心立方bcc结构与y2o3陶瓷相组成，不仅具有较低的密度，而且在室温下展现出优异的拉伸屈服强度和塑性，通过热机械
2、需要注意的是，在本专利技术中，除非另有规定，涉及组成限定和描述的“包括”的具体含义，既包含了开放式的“包括”、“包含”等及其类似含义，也包含了封闭式的“由…组成”、“由…构成”等及其类似含义。
3、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金，通式为tiazrbvcnbdale-(y2o3)f，其中52％≤a≤57％、8％≤b≤12％、12％≤c≤18％、8％≤d≤12％、9％≤e≤13％和0.02％≤f≤0.08％且a+b+c+d+e+f＝100％，其中a、b、c、d、e和f分别对应着元素的摩尔百分比。
4、进一步地，所述通式中54.5％≤a≤55.5％、9.5％≤b≤10.4％、14.5％≤c≤15.6％、9.5％≤d≤10.3％、9.6％≤e≤10.5％和0.03％≤f≤0.07％。
5、进一步地，所述y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金为bcc与y2o3相组成的双相结构。
6、进一步地，所述y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金的密度ρ≤5.5g/cm3，优选密度为5.2g/cm3。
7、进一步地，所述y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金室温下的拉伸屈服强度为1.2～1.4gpa，断后伸长率为10～20％，优选的拉伸屈服强度为1.3～1.4gpa，断后伸长率为15～20％。
8、本专利技术的另一个目的还公开了一种y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金的制备方法，包括以下步骤：
9、步骤一、原料选取：选取金属单质ti、zr、v、nb与al，并用砂纸对其表面进行打磨，以去除原料表面的氧化皮与污渍；选取y2o3粉末加入合金锭；
10、步骤二、配料：将上述所选原料按通式中各组分摩尔比称取；
11、步骤三、熔炼：将所配原料放入真空电弧熔炼炉中，在惰性气体氛围下进行熔炼，首先熔炼ti锭，之后熔炼合金原料并辅以电磁搅拌技术，以获得成分均匀的铸态合金锭轻质难熔高熵合金；
12、步骤四、热机械处理：将步骤三获得的铸态合金锭进行热轧，然后放置于热处理炉内，进行高温退火，以获得具有优异力学性能的y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金【也称tizrvnbal-(y2o3)轻质难熔高熵合金】。
13、进一步地，所选原料ti、zr、v、nb与al纯度大于等于99.95wt.％。
14、进一步地，所选y2o3粉末纯度为99.99wt.％，所述y2o3粉末粒径为10～100nm，优选粒径为20～40nm。
15、进一步地，称取原料时，称取误差为±0.001g。
16、进一步地，熔炼合金原料前，需将电弧炉真空度抽到2.5×10-3～3×10-3pa，之后充氩气到-0.06～-0.04mpa。
17、进一步地，首先将ti锭放置在一个坩埚中，在其他坩埚中放置原料，将低熔点的al与ti置于坩埚底部，将y2o3粉末放置于中间，将高熔点的zr、v与nb覆盖于y2o3粉末之上，以防起弧时电弧冲击过大，使小尺寸的金属颗粒飞溅。
18、进一步地，熔炼ti锭时，熔炼2～4遍，每遍熔炼50～70s，以尽可能地除去腔室内多余的氧气。
19、进一步地，步骤三放置合金原料时，将低熔点的al与ti置于坩埚底部，将y2o3粉末放置于中间，将高熔点的zr、v与nb覆盖于y2o3粉末之上，以防起弧时电弧冲击过大，使小尺寸的金属颗粒飞溅。
20、进一步地，步骤三熔炼合金原料时，电流控制在300～500a，反复熔炼5～7次，每次熔炼电弧应持续2～3min，以确保合金充分熔化。
21、进一步地，步骤三熔炼合金原料时，辅以电磁搅拌技术，电流频率在4～6hz。
22、进一步地，步骤四热机械处理的参数为：热轧温度500～700℃，退火温度为700～900℃，退火时间为0.5～1.5h，水淬。
23、本专利技术的另一个目的还公开了一种y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金在航空航天高温结构材料领域的用途。
24、本专利技术y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金、其制备方法及用途，与现有技术相比较具有以下优点：
25、1)、本专利技术选取低密度高熔点的难熔元素ti、zr、v和nb以及低密度活性元素al为主元，通过电弧熔炼的方式在基体中添加y2o3稀土氧化物粉末，避免了机械合金化法制备流程复杂性，获得的双相难熔高熵合金密度ρ≤5.2g/cm3，通过调控基体以及y2o3的原子配比，得到一系列轻质难熔高熵合金；
26、2)、本专利技术y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金由bcc结构与y2o3陶瓷相组成，并且在室温下表现出良好的拉伸塑性，打破了多相难熔高熵合金室温脆性壁垒，其热机械处理态合金在室温下的拉伸屈服强度高达1.36gpa，断后伸长率超过15％，有利于后续加工变形处理；
27、3)、本专利技术y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金热机械处理后，表现出优异的力学性能，由于y2o3陶瓷相热稳定性良好，可作为高温结构件的候选材料。
28、综上，本专利技术通过调控y2o3原子配比，得到一系列轻质难熔高熵合金；本专利技术y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金具有低密度与优异的室温力学本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Y2O3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金，其特征在于，通式为TiaZrbVcNbdAle-(Y2O3)f，其中52％≤a≤57％、8％≤b≤12％、12％≤c≤18％、8％≤d≤12％、9％≤e≤13％和0.02％≤f≤0.08％且a+b+c+d+e+f＝100％，其中a、b、c、d、e和f分别对应着元素的摩尔百分比。
2.根据权利要求1所述Y2O3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金，其特征在于，所述Y2O3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金为BCC与Y2O3相组成的双相结构。
3.根据权利要求1所述Y2O3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金，其特征在于，所述Y2O3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金的密度ρ≤5.5g/cm3。
4.根据权利要求1所述Y2O3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金，其特征在于，所述Y2O3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金室温下的拉伸屈服强度为1.2～1.4GPa，断后伸长率为10～20％。
5.一种权利要求1-4任意一项所述Y2O3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金的制备方法，其特征在于，包
6.根据权利要求5所述Y2O3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金的制备方法，其特征在于，所述Y2O3粉末粒径为10～100nm。
7.根据权利要求5所述Y2O3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤三熔炼合金原料前，需将电弧炉真空度抽到2.5×10-3～3×10-3Pa，之后充氩气到-0.06～-0.04MPa；
8.根据权利要求5所述Y2O3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤三熔炼合金原料时，电流控制在300～500A，反复熔炼5～7次，每次熔炼电弧应持续2～3min；
9.根据权利要求5所述Y2O3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤四热机械处理的参数为：热轧温度500～700℃，退火温度为700～900℃，退火时间为0.5～1.5h，水淬。
10.一种权利要求1-4任意一项所述Y2O3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金在航空航天高温结构材料领域的用途。
...【技术特征摘要】
1.一种y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金，其特征在于，通式为tiazrbvcnbdale-(y2o3)f，其中52％≤a≤57％、8％≤b≤12％、12％≤c≤18％、8％≤d≤12％、9％≤e≤13％和0.02％≤f≤0.08％且a+b+c+d+e+f＝100％，其中a、b、c、d、e和f分别对应着元素的摩尔百分比。
2.根据权利要求1所述y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金，其特征在于，所述y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金为bcc与y2o3相组成的双相结构。
3.根据权利要求1所述y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金，其特征在于，所述y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金的密度ρ≤5.5g/cm3。
4.根据权利要求1所述y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金，其特征在于，所述y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难熔高熵合金室温下的拉伸屈服强度为1.2～1.4gpa，断后伸长率为10～20％。
5.一种权利要求1-4任意一项所述y2o3陶瓷颗粒增强的双相轻质难...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢一平，刘永苗，王明亮，李廷举，王同敏，曹志强，闫宏伟，张永安，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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