【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高熵合金，具体涉及一种纳米共析层片状铸造共晶高熵合金及其制备方法。
技术介绍
1、共晶高熵合金同时具有传统共晶合金和高熵合金的优点，通常表现出优秀的综合性能，如高的抗氧化性、好的耐高温蠕变性、优异的铸造流动性和均匀的组织结构，对于高熵合金的缺点有所改善。
2、cn 114686743a公布了一种co-cr-fe-ni-v-b-si共晶高熵合金，通式为coacrbfecnidvebfsig，其中10％≤a≤20％、10％≤b≤20％、10％≤c≤20％、30％≤d≤40％、10％≤e≤15％、5％≤f≤10％和1％≤g≤5％，且a+b+c+d+e+f+g＝100％，a、b、c、d、e、f和g分别为对应元素的摩尔百分比。此专利中，一方面，si元素以小于5％的含量添加，不能作为共晶高熵合金的主元，另一方面，co、cr、fe、ni作为主元摩尔比是co：cr：fe：ni＝1:1:1:1/2，且v:b:si摩尔比为6:3:1，都为固定比例，导致本专利中共晶高熵合金的si元素含量变化必须与v、b元素同步进行。
3、cn 114657438a公布了一种co-cr-fe-ni-ti-si共晶高熵合金，通式为coacrbfecnidtiesif，其中13％≤a≤20％、0％≤b≤20％、13％≤c≤20％、30％≤d≤40％、8％≤e≤12％和8％≤f≤17％，且a+b+c+d+e+f＝100％，a、b、c、d、e和f分别为对应元素的摩尔百分比。此专利中，co、cr、fe、ni作为主元摩尔比同样是co：cr：f
4、在合金成分方面，现在的高熵合金成分设计基本上都是基于金属元素，少有把非金属元素作为主元进行设计的报道。上述两个专利中，合金体系均添加si元素，但并不作为主元，而且仍有主元比例固定和si元素含量较少的局限性。在二元共晶合金的成分设计中，金属和非金属元素的结合已经普遍得到研究和应用，如ni-si、al-si、fe-c等。无机非金属质量较轻、成本较低，有利于降低合金整体密度和制造成本，并且其本身的特性也可以使得合金存在提高抗氧化性能的潜力。因此，设计非金属元素si含量更高的共晶高熵合金是一个值得研究的方向。
技术实现思路
1、本专利技术第一个目的是提供一种纳米共析层片状铸造共晶高熵合金，si元素的含量不低于15％。
2、本专利技术第二个目的是提供上述纳米共析层片状铸造共晶高熵合金的制备方法。
3、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
4、第一方面，本专利技术提供一种纳米共析层片状铸造共晶高熵合金，该共晶高熵合金的通式为niacobfecsidme，m为微量元素，其中，a≥15％，b≥15％，0％≤c≤20％，15％≤d≤25％，e≥0％，且a+b+c+d+e＝100％，a、b、c、d、e分别为对应元素的摩尔百分比；
5、其中，所述m为al、mn、nb、mo、ta、la、ce、sm中的一种或几种。
6、本专利技术中，ni-co-fe-si系共晶高熵合金通式为niacobfecsidme。在合金体系的成分上，本合金体系遵循着等摩尔比和si元素作为主元的原则所设计，fe与co、ni元素的比例并不固定，fe含量可在0％～20％范围内变化，合金组织都为一致的特殊板片层片状。此外，本合金体系中si含量为15％≤si≤25％，比现有技术(cn 114686743a、cn 114657438a)中的si含量都要高。在合金的微观组织上，本合金在具有特殊的板片层片状组织的基础上，还具有特殊的纳米级共析层片状组织。在元素种类上，本合金体系中不仅含有过渡族金属元素和非金属元素，还添加了稀土元素以改善合金组织结构，提高力学和抗氧化等性能。
7、第二方面，本专利技术提供一种纳米共析层片状铸造共晶高熵合金的制备方法，包括以下步骤：
8、(1)采用物理法或化学法除去合金原料表面氧化皮，并使用乙醇超声波清洗合金原料；
9、(2)按照共晶高熵合金niacobfecsidme的各组分摩尔比，将合金原料依次放入悬浮熔炼炉中的石英试管；
10、(3)将悬浮熔炼炉抽真空后，在悬浮熔炼炉中充入惰性气体；
11、(4)熔炼得到具有层片组织的共晶高熵合金。
12、步骤(1)中，所述物理法为砂纸打磨、喷砂、激光清除的一种或多种，所述化学法为浸渍酸洗或浸渍碱洗，使用乙醇超声波清洗合金原料15～20min。
13、步骤(1)中，所述合金原料的纯度为99.5％～100％。
14、步骤(3)中，待悬浮熔炼炉抽取真空度至6×10-3pa～5×10-3pa后充入惰性气体，并使炉内气压达到0.05～0.06mpa。
15、通过调节主组元素ni、co、fe、si的比例，主要调节非金属元素si的比例，得到共晶形貌高熵合金。
16、通过调节微量元素的含量，增强合金组织性能。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
18、1.本专利技术提供的高熵合金为共晶成分，具有特殊的板片层片状形貌，且具有特殊的纳米级共析层片状组织，其微观结构由(fe,co,ni)面心立方fcc固溶体和(fe,co,ni)31si12类型的金属间化合物组成，组织结构均匀；
19、2.本专利技术提供的高熵合金由于si元素含量高，降低了合金整体密度和制造成本，使得抗氧化性能提高，同时熔点低、流动性好，铸造性能优异，可在低真空和惰性保护气氛下直接熔炼，制备方法简单易操作，可实现大规模的工业应用。
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1.一种纳米共析层片状铸造共晶高熵合金，其特征在于，该共晶高熵合金的通式为NiaCobFecSidMe，M为微量元素，所述M为Al、Mn、Nb、Mo、Ta、La、Ce、Sm中的一种或几种；其中，a≥15％，b≥15％，0％≤c≤20％，15％≤d≤25％，e≥0％，且a+b+c+d+e＝100％，a、b、c、d、e分别为对应元素的摩尔百分比。
2.一种权利要求1所述的纳米共析层片状铸造共晶高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的纳米共析层片状铸造共晶高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述物理法为砂纸打磨、喷砂、激光清除的一种或多种，所述化学法为浸渍酸洗或浸渍碱洗，使用乙醇超声波清洗合金原料15～20min。
4.根据权利要求2所述的纳米共析层片状铸造共晶高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述合金原料的纯度为99.5％～100％。
5.根据权利要求2所述的纳米共析层片状铸造共晶高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，待悬浮熔炼炉抽取真空度至6×10-3Pa～5×10-3Pa
...【技术特征摘要】
1.一种纳米共析层片状铸造共晶高熵合金，其特征在于，该共晶高熵合金的通式为niacobfecsidme，m为微量元素，所述m为al、mn、nb、mo、ta、la、ce、sm中的一种或几种；其中，a≥15％，b≥15％，0％≤c≤20％，15％≤d≤25％，e≥0％，且a+b+c+d+e＝100％，a、b、c、d、e分别为对应元素的摩尔百分比。
2.一种权利要求1所述的纳米共析层片状铸造共晶高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的纳米共析层片状铸造共晶高熵合金的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈正，赵永柱，张乐，刘宇龙，许泉，田野，苏礼季，张平，张金勇，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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