【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金材料，具体涉及一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料及制备方法。
技术介绍
1、反应结构材料具有结构和能量一体化的特点，在强动载服役过程中反应结构材料快速发生爆炸燃烧反应，释放剧烈的化学能。
2、目前传统的反应结构材料通常为复合材料，比如金属-氟聚物、金属-氧化物、金属-金属复合等类型，存在结构强度较低，难以满足强动载服役过程中对材料强度的要求。合金型反应结构材料则需与环境中的氧气发生氧化还原反应才可释放额外化学能，提高毁伤威力。
3、但是在实际应用中，反应结构材料往往面临着高空、水下等缺氧或无氧环境，而目前的反应结构材料无法在无氧环境中反应。
4、多主元高熵合金是近年来发展的一类成分可设计、性能可调控的新型金属材料。它颠覆了传统合金以单一金属元素的合金设计思想，是以多种元素按照等原子或近原子配比熔合形成的固溶体合金。
5、高熵合金的设计理念实现了合金成分在原子级别的“自由设计”和组合，结合制备和热处理工艺的调整，可以获得综合性能优异的固溶体材料。通过主元的优选可以设计出在强动在条件下可发生化合反应的高熵合金型反应结构材料，从而使其在无氧环境中仍可具有释能特性。
6、虽然理论上通过高熵合金的设计理念可以设计出能够在无氧环境中仍可具有释能特性的材料，但是，目前，仍未报道相关在无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料。主要因为现有的高熵合金还未有人进行相关领域的研究，未出现具有相关特性的材料，因此，在无氧环境中反应的反应结构材料目前还是空白。
>技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料及制备方法，以解决现有技术中生产的高熵合金材料，不能在无氧环境释能特性的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：
3、在本专利技术第一个方面，提供了一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料，所述高熵合金的通式为tizrvaltao，以原子百分含量计，各元素的含量如下：
4、ti：40％-65％；
5、ta：10％-35％；
6、zr：1％-25％；
7、al：1％-10％；
8、v：1％-10％；
9、o：1％-5％。
10、进一步地，所述高熵合金的通式为tizrvaltao，以原子百分含量计，各元素的含量如下：
11、ti：45％-60％；
12、ta：20％-30％；
13、zr：15％-20％；
14、al：5％-10％；
15、v：1％-5％；
16、o：1％-3％。
17、在本专利技术第二个方面，提供了一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料的制备方法，包括以下步骤：
18、配料：将洁净的ti元素颗粒、zr元素颗粒、v元素颗粒、tio2颗粒、al元素颗粒和ta元素颗粒按照原子含量配比进行配料；
19、熔炼：将上述配料送至磁悬浮感应熔炼炉，并在真空环境下进行熔炼得到铸态材合金；
20、热等静压：对熔炼后所制备的铸态材合金进行热等静压处理，得到高熵合金反应结构材料。
21、进一步地，所述ti元素颗粒纯度为99.9％，zr元素颗粒纯度为99.95％，v元素颗粒纯度为99.9％，tio2颗粒纯度为99.9％，ta元素颗粒纯度为99.95％，al元素颗粒纯度为99.95％；
22、其中，上述金属颗粒均为去除氧化皮的洁净原料。
23、进一步地，上述金属颗粒包含的元素按照原子百分含量计：
24、ti：45％-60％；
25、ta：20％-30％；
26、zr：15％-20％；
27、al：5％-10％；
28、v：1％-5％；
29、o：1％-3％。
30、进一步地，在进行合金熔炼时，原料按照以下送料顺序依次送料：
31、先加入ti元素颗粒、zr元素颗粒、al元素颗粒，使之形成中间合金；
32、然后加入tio2颗粒，熔炼2-3次形成单相固溶结构中间合金；
33、之后再依次加入ta元素颗粒、v元素颗粒进行熔炼，形成单相固溶结构，即形成铸态固溶体合金。
34、进一步地，上述熔炼步骤具体为：上述熔炼步骤具体为：在10-3pa真空环境下熔炼6次-10次，每次熔炼温度在2000℃-2200℃，每次熔炼时间为15-20分钟，待合金成分均匀后浇注入模具中，在真空保护环境下自然冷却。
35、进一步地，所述热等静压步骤在真空或惰性气体保护的氛围中进行，所述热等静压的温度为1000-1050℃，压力为150-180mpa，保温时间为10h。
36、进一步地，所述热等静压的保压时间为10小时，冷却速度为50℃/min。
37、本专利技术与现有技术相比较具有如下有益效果：
38、1.本专利技术提供的高熵合金反应结构材料，引入了氧元素，实现了ti、zr、v、o、ta、al元素单相固溶的结构，通过o元素的原子级别均匀混合，使该材料在冲击加载过程中自身实现ti-o型、al-o型、zr-o型氧化还原反应，呈现出高活性和高强塑性的特征，同时该合金强度显著高于已有反应结构材料，这使得该高熵合金反应结构材料具有高强度、高活性和自反应兼具的特点，由于活性元素设计，使得该合金材料在无氧环境下仍具备显著的释能特性。
39、2.本专利技术提供的高熵合金制备方法，先加ti、zr、al形成中间合金之后，再加入tio2颗粒，之后再依次加入ta、v进行熔炼，并进行热等静压处理，在特定的熔炼条件以及静压处理条件下，使得合金为单相bcc结构，具有高强度和自反应释能的特性，且其内部组织结构均匀，并具有优异的室温静态和动态压缩强塑性，得到能够在无氧环境具有高释能特性的高熵合金反应结构材料，流程简单，安全可靠，采用的磁悬浮熔炼工艺，具有很好的致密性和相结构稳定性，易于工业化批量生产。
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1.一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料，其特征在于，
3.一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料的制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料的制备方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料的制备方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料，其特征在于，
3.一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的一种无氧环境可释能的高熵合金反应结构材料的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴兰宏，李统，张洧菡，盛冬林，汪海英，陈艳，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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