【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料及其制备，尤其涉及一种轻质高强耐热难熔高熵合金及其制备方法。
技术介绍
1、镍基高温合金在高温下表现出良好的力学性能，已被广泛应用于航空发动机、燃气轮机等高温工况下的零部件制造。随着科技的进步，对高温环境下的材料要求越来越高，传统镍基合金工作温度在800-1000℃，已无法满足更高的工况要求。高熵合金的出现为新一代高温合金材料提供了新思路。高熵合金通常由原子分数相等或相近的4种或4种以上多主元素组成。具有独特化学结构的高熵合金表现出高的混合熵、严重的晶格畸变、迟滞扩散和“鸡尾酒”效应。通过对成分的优化及选择合适的加工工艺可使高熵合金具有一系列优良性能，如高硬度、高强度、耐腐蚀、优异的抗高温软化性等。
2、在各种类型的高熵合金中，难熔高熵合金表现出优异的高温力学性能，有望成为新一代商用高温合金。难熔高熵合金往往由熔点超过1650℃的元素组成，如nb、mo、ta、zr、w、v、hf等元素。由于这些高熔点元素价电子浓度较低，更易形成稳定的bcc结构。原子尺度的化学无序性与高熔点使得难熔高熵合金在高温下展现了高强、高硬、抗氧化等性能。但是由于高熔点元素往往具有较高的密度，同时组成元素间往往易形成金属间化合物，在室温下大多表现脆性，限制了难熔高熵合金的进一步发展。
3、因此，如何得到一种轻质高强耐热难熔高熵合金及其制备方法是目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种轻质高强耐热难熔高熵合金及其制备方法，用于解决现有组
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种轻质高强耐热难熔高熵合金，所述轻质高强耐热难熔高熵合金按原子数百分比记为tiazrbvcmodnb25，其中，25≤a≤45，5≤b≤25，5≤c≤25，0≤d≤10且a+b+c+d＝75。
4、进一步的，所述轻质高强耐热难熔高熵合金选自以下合金中的一种：
5、ti42zr8v23mo2nb25、ti40zr10v20mo5nb25、ti38zr12v18mo7nb25、ti34zr25v9mo7nb25、ti36zr25v9mo5nb25。
6、本专利技术还提供了一种轻质高强耐热难熔高熵合金的制备方法，包括以下步骤：
7、取原子百分比的原料，按照熔点高低，将原料从上往下放置于坩埚中进行熔炼，反复熔炼n次后冷却，即得轻质高强耐热难熔高熵合金。
8、进一步的，所述熔炼在氩气保护下进行，所述熔炼的压强为-0.03～-0.01mpa。
9、进一步的，所述熔炼的功率为90～110kw。
10、进一步的，所述n≥5，所述冷却的时间为15～30min。
11、进一步的，所述原料的纯度独立的≥99.97％。
12、本专利技术的有益效果：
13、本专利技术所述合金主要是通过调控tiazrbvcmodnb25中ti、zr或ti、v元素的含量，zr元素具有最大的原子尺寸(155pm)，v元素具有最小的原子尺寸(134pm)，随着大原子尺寸的zr元素取代ti元素或ti元素取代更小尺寸的v元素，增大了合金的原子尺寸错配，其中原子尺寸错配最高可达5.2％，从而使合金表现出严重的晶格畸变。同时mo元素具有最高的剪切模量(123gpa)，远高于其它组成元素(30-50gpa)，并且mo与v元素具有相近的原子尺寸，随着高模量的mo元素取代少量的v元素，大幅提高了合金的模量错配，从而提高了合金的力学性能。制备出的单相难熔高熵合金具有较低的密度，室温下单相铸态样品抗拉强度可超过1050mpa以及高的韧性(>16％)，且在800℃下具有良好的热稳定性及高强度，拥有约720mpa的抗压强度以及超过45％的压缩应变。
14、本专利技术所述轻质难熔高熵合金，所选合金元素均具有相对较低的密度。其中大原子尺寸的zr元素取代ti元素或ti元素取代更小尺寸的v元素，高模量的mo元素取代少量的v元素，形成了单相bcc轻质难熔高熵合金，通过固溶强化维持了合金在室温下的强韧性及高温下的高强度与热稳定性。且所述轻质难熔高熵合金的制备操作简单、制备无污染、实验能耗低，又解决了难熔高熵合金密度较高及室温塑性较差等问题，在化工、冶金以及核电领域具有广泛的应用前景。
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1.一种轻质高强耐热难熔高熵合金，其特征在于，所述轻质高强耐热难熔高熵合金按原子数百分比记为TiaZrbVcModNb25，其中，25≤a≤45，5≤b≤25，5≤c≤25，0≤d≤10且a+b+c+d＝75。
2.根据权利要求1所述的轻质高强耐热难熔高熵合金，其特征在于，所述轻质高强耐热难熔高熵合金选自以下合金中的一种：
3.权利要求1或2所述的轻质高强耐热难熔高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼在氩气保护下进行，所述熔炼的压强为-0.03～-0.01MPa。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼的功率为90～110kW。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述N≥5，所述冷却的时间为15～30min。
7.根据权利要求3或4或6所述的制备方法，其特征在于，所述原料的纯度独立的≥99.97％。
【技术特征摘要】
1.一种轻质高强耐热难熔高熵合金，其特征在于，所述轻质高强耐热难熔高熵合金按原子数百分比记为tiazrbvcmodnb25，其中，25≤a≤45，5≤b≤25，5≤c≤25，0≤d≤10且a+b+c+d＝75。
2.根据权利要求1所述的轻质高强耐热难熔高熵合金，其特征在于，所述轻质高强耐热难熔高熵合金选自以下合金中的一种：
3.权利要求1或2所述的轻质高强耐热难熔高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：操振华，胡瑶瑶，汪晓天，赵伟亮，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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