【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属结构材料领域，具体涉及一种宽温域高强韧多主元合金、合金板材及其制备方法。
技术介绍
1、人类改变世界和探索宇宙的脚步从未停下，日渐复杂苛刻的应用环境对现有的结构材料提出了巨大的挑战。航空航天工业的快速发展需要功率更大的喷气式发动机，这要求使用能在更高温度下难以软化的新型材料。深海勘探和低温超导等领域则需要具有较高低温断裂韧性的结构材料，确保在低温甚至极低温条件下不易断裂。为了实现载人登月及触碰太空深处的梦想，用于太空探索的结构材料必须能够在温差巨大的太空环境中保持稳定和抵抗冲击。随着工业进程的推进，服役环境中的载荷会更加复杂化极端化，这迫切需要更强韧、性能更出色的材料来应对这些挑战。
2、目前，传统高性能金属材料的服役温度窗口窄，综合性能差，不同温度区间内的力学性能无法兼顾。例如，绝大多数超高强度钢和高强钛合金虽然室温下强度高，但在低温下变形能力差，呈现典型的脆性断裂；而奥氏体钢、低温钛合金等虽然在低温下（77 k）具有优异力学性能，但室温和高温下强度较低，无法满足航空航天关键部件对极端条件下的力学性能的需求。这些证据表明，传统的成分和结构设计逐渐不能满足航空航天领域对宽温域高强韧结构材料的迫切需求。因此，建立和发展新的合金设计原理，已经成为突破现有技术瓶颈的必经之路。
3、高熵合金、多主元合金、复杂组分合金等成分设计概念自提出以来就因其更优异的机械、物理、化学和结构稳定性能而引起研究学者的广泛关注。现在研究学者普遍认为高熵合金为至少4种元素以等摩尔比或接近等摩尔比混合得到的单相或多相固
4、就宽温域高强韧结构金属材料而言，目前研究的合金体系主要是以fe、co和ni等过渡族金属元素以及nb、hf、ta和w等难熔金属元素为主，辅以其他能够产生鸡尾酒效应的合金元素al、cu、mn、ti以及si、c、p、b等类金属元素中的一种至多种，以合理的配比来进行设计。近年来，随着对多主元合金性能研究的深入关注，目前已有一些具有力学性能的成分体系被研发，但对于在宽温度范围的力学性能稳定性能及应用研究较少。公开号cn201410466857.2的专利申请公开了一种宽温域高强度恒弹性合金及其制备方法。该合金在宽温度范围(-60 ℃～400 ℃)具有高强度和低弹性模量温度系数。该合金的化学组成成分fenicotial基，通过合金元素的优化以及制备工艺的调整，在较宽的温度范围内，进一步提高fe-ni-co系合金的强度，同时降低其弹性模量温度系数。但该合金在-60～400 ℃的温度范围内，其抗拉强度大于1350 mpa的同时断裂伸长率最高仅大于2.5 %。极低的断裂延伸率使得该合金在作为结构材料时，复杂结构加工性和抵抗冲击载荷性能较差。另外公开号cn202410354165.2的专利申请公开了一种兼具宽温域高强塑性的高阻尼tizr基高熵合金及其制备方法，期望成为应用于高温服役环境中结构功能一体化的阻尼结构材料。但该合金在室温下所述的高阻尼tizr基高熵合金的室温拉伸屈服强度>850 mpa，抗拉强度>900mpa，拉伸塑性>10 %。然而，该专利申请仅涉及合金成分的设计而未涉及软磁元器件方面的应用探究；此外，该专利申请公开的合金仍然存在损耗过大、难以适用于高频领域的缺点。现有文献报道的多主元合金体系也存在着合金强度低、原料成本高等问题，性能不足以替代现有工业合金牌号，限制了多主元合金在极端载荷环境中的具体应用。
5、综上所述，将多主元合金的合金设计概念引如新型宽温域高强韧合金设计当中，具有深刻的学术研究意义和应用探究价值。经成分设计开发出具有高屈服强度、高抗拉强度、高断裂延伸率、低成本并且在较宽温度范围内具有良好强韧性匹配的新型多主元合金，对于解决合金强韧性能难以同时兼具，开发面向极端载荷环境应用的结构材料和多主元合金的推广应用具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术着眼于开发面向航空航天、先进装备制造等使役条件较为恶劣的应用环境的先进结构材料，在低层错能面心立方单相多主元合金的基体内引入有序纳米析出相、马氏体和局部成分起伏等多尺度序构组织，限制位错运动自由程，设计出大幅度提升单相多主元合金在宽温域内强塑性的多主元合金。具体而言，本专利技术公开了一种以fe、ni、co、al和ta为主组元，少量掺杂b、si、p或c中一种或多种而构成的多主元合金体系，以及制备这种合金体系的方法。
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种宽温域高强韧多主元合金，所述宽温域高强韧多主元合金的组成满足通式feanibcocaldtaemf，其中m选自si、b、p、c中的至少一种；a、b、c、d、e和f分别表示对应的合金元素的原子百分比，35≤a≤45，25≤b≤35，15≤c≤25，7≤d≤15，0<e≤5，0<f≤2，78≤a+b+c≤85，0<e+f≤5，a+b+c+d+e+f =100。
3、可选地，所述通式中，a的取值独立地为选自35.0、35.5、36.0、36.5、37.0、37.5、38.0、38.5、39.0、39.5、40.0、40.5、41.0、41.5、42.0、42.5、43.0、43.5、44.0、44.5、45.0中的任意值或任意两者之间的范围值。
4、可选地，所述通式中，b的取值独立地为选自25.0、25.5、26.0、26.5、27.0、27.5、28.0、28.5、29.0、29.5、30.0、30.5、31.0、31.5、32.0、32.5、33.0、33.5、34.0、34.5、35.0中的任意值或任意两者之间的范围值。
5、可选地，所述通式中，c的取值独立地为选自15.0、15.5、16.0、16.5、17.0、17.5、18.0、18.5、19.0、19.5、20.0、20.5、21.0、21.5、22.0、22.5、23.0、23.5、24.0、24.5、25.0中的任意值或任意两者之间的范围值。
6、可选地，所述通式中，d的取值独立地为选自7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0、10.5、11.0、11.5、12.0、12.5、13.0、13.5、14.0、14.5、15.0中的任意值或任意两者之间的范围值。
7、可选地，所述通式中，e的取值独立地为选自0.01、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0中的任意值或任意两者之间的范围值。
8、可选地，所述通式中，f的取值独立地为选自0.01、0.5、1.0、1.5、2.0中的任意值或任意两者之间的范围本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种宽温域高强韧多主元合金，其特征在于，所述多主元合金的通式为FeaNibCocAldTaeMf，其中M选自Si、B、P、C中的至少一种；a表示合金元素Fe的原子百分比，b表示合金元素Ni的原子百分比，c表示合金元素Co的原子百分比，d表示合金元素Al的原子百分比，e表示合金元素Ta的原子百分比，f表示合金元素M的原子百分比，其中35≤a≤45，25≤b≤35，15≤c≤25，7≤d≤15，0<e≤5，0<f≤2，78≤a+b+c≤85，0<e+f≤5，a+b+c+d+e+f =100。
2.根据权利要求1所述的宽温域高强韧多主元合金，其特征在于，所述通式中，38≤a≤42，27≤b≤31，15≤c≤18，9≤d≤12，2<e≤3，0<f≤1，M为B和C。
3.一种宽温域高强韧多主元合金的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的宽温域高强韧多主元合金的制备方法，其特征在于，在步骤b）中，所述熔融的温度为1400-1700 ℃；所述保温的时间为至少10 min，所述冷却的时间为10-30 min；在
5.一种多主元合金板材，其特征在于，所述多主元合金板材由根据权利要求3或4中所述的多主元合金通过以下方法制备获得，包括：
6.根据权利要求5所述的多主元合金板材，其特征在于，在步骤d）中，所述热轧在惰性气氛下进行，或进行包套保护，防止氧化；所述热轧温度在1250 ℃以上，单次轧下量2-3 %，轧制次数10次以上，总轧下量在25-30 %。
7.根据权利要求5所述的多主元合金板材，其特征在于，在步骤e）中，所述冷轧温度在15-30 ℃，单次轧下量5-10 %，轧制次数10次以上，总轧下量在80-90 %；所述热轧后冷却的冷却速率大于20 ℃/min。
8.根据权利要求5所述的多主元合金板材，其特征在于，在步骤f）中，所述退火包括：对所述最终轧制板材放入已升温至1100-1300 ℃的热处理炉内退火热处理，水淬，得到初步热处理板材；所述退火在惰性气氛下进行，或进行包套保护，防止氧化；所述退火的温度为1100-1200 ℃；所述退火的时长为10-20 min，所述退火后水淬的冷却速率大于300 ℃/s。
9.根据权利要求5所述的多主元合金板材，其特征在于，在步骤g）中，所述深冷包括：对所述最终轧制板材放入-196 ℃深冷处理；所述深冷处理应在液氮中密封储存；所述深冷处理的温度为-196 ℃；所述深冷处理的时长为24 h。
10.根据权利要求5所述的多主元合金板材，其特征在于，在步骤h）中，所述退火包括：对所述最终轧制板材放入已升温至600-800 ℃的热处理炉内时效热处理，水淬，得到初步热处理板材；所述时效在惰性气氛下进行，或进行包套保护，防止氧化；所述时效的温度为600 ℃；所述时效的时长为2 h；所述时效后水淬的冷却速率大于300 ℃/s。
...【技术特征摘要】
1.一种宽温域高强韧多主元合金，其特征在于，所述多主元合金的通式为feanibcocaldtaemf，其中m选自si、b、p、c中的至少一种；a表示合金元素fe的原子百分比，b表示合金元素ni的原子百分比，c表示合金元素co的原子百分比，d表示合金元素al的原子百分比，e表示合金元素ta的原子百分比，f表示合金元素m的原子百分比，其中35≤a≤45，25≤b≤35，15≤c≤25，7≤d≤15，0<e≤5，0<f≤2，78≤a+b+c≤85，0<e+f≤5，a+b+c+d+e+f =100。
2.根据权利要求1所述的宽温域高强韧多主元合金，其特征在于，所述通式中，38≤a≤42，27≤b≤31，15≤c≤18，9≤d≤12，2<e≤3，0<f≤1，m为b和c。
3.一种宽温域高强韧多主元合金的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的宽温域高强韧多主元合金的制备方法，其特征在于，在步骤b）中，所述熔融的温度为1400-1700 ℃；所述保温的时间为至少10 min，所述冷却的时间为10-30 min；在步骤c）中，所述均匀化热处理温度为1300-1400 ℃，时长为3-12 h，并进行水淬；所述熔炼为感应熔炼，包括：将合金原料置于感应熔炼炉中，抽真空后充入惰性气体至0.05-0.1 mpa，在1500-1600 ℃下熔融并保温15-20 min，然后转移至模具中冷却20-30min；均匀化热处理温度为1300-1400 ℃，时长为3-6 h，并进行水淬。
5.一种多主元合金板材，其特征在于，所述多主元合金板材由根据权利要求3或4中所...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。