【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高熵合金材料，特别是涉及一种新型al-cr-fe-v-ti系高耐磨损耐腐蚀高熵合金的成分配方及制备方法。
技术介绍
1、在现代工业与科技的飞速发展进程中，材料科学作为支撑各行业技术进步的基石，其重要性日益凸显。特别是在极端工况环境下，如化工生产、海洋工程、航空航天、机械制造等领域，对服役设备带来了诸如极端高温高压环境、高度腐蚀性介质以及长期高磨损率下的运行挑战，使材料性能的要求愈发严苛。传统材料在面对复杂多变的运行环境时，往往难以满足日益增长的性能需求，这不仅限制了关键设备、精密零部件及大型基础设施等的服役寿命与运行稳定性，还深刻影响着工业生产的整体效率、系统安全性以及环境保护的可持续性。因此，开发兼具高耐磨性能与高耐腐蚀性能的新型材料对于推动产业升级、实现可持续发展具有重要意义。
2、其中，高熵合金独特的晶体结构为其带来许多优于传统合金的性能优势，如高强度、高硬度、高耐磨、耐腐蚀性、抗高温氧化等，其作为具有优异综合性能的新型材料无疑成为突破的关键。高熵合金的出现打破了传统合金以一种金属元素为基础的限制，多种元素共同作为合金的基体，带来了大量未开发的合金体系。通过各种元素的组合、微量元素的添加、不同成型方法和组织调控，可以研究出所需综合性能的合金材料。然而高熵合金巨大的成分空间给合金设计带来了很大的难度，如何寻找一种兼具高耐磨损、耐腐蚀性能的新型高熵合金材料是本领域研究人员致力于解决的一大难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种新型al-c
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、本专利技术技术方案之一：提供一种al-cr-fe-v-ti系高熵合金，按原子百分比计，包括以下化学成分：
4、铝0.01～15％，铬5～30％，铁35～65％，钒5～35％和钛5～30％，其余为不可避免的杂质。
5、优选地，所述al-cr-fe-v-ti系高熵合金中al、cr、fe、v和ti的原子比为：3∶14∶47∶21∶15。
6、优选地，所述al-cr-fe-v-ti系高熵合金中al、cr、fe、v和ti的原子比为：2∶16∶50∶20∶12。
7、本专利技术技术方案之二：提供一种上述al-cr-fe-v-ti系高熵合金的制备方法，包括以下步骤：
8、混合各化学成分原料，熔炼，得到所述al-cr-fe-v-ti系高熵合金。
9、优选地，所述熔炼过程中所使用的原材料的纯度≥99.9％。
10、优选地，所述熔炼的气氛为保护气氛。
11、优选地，所述保护气氛为氩气气氛。
12、优选地，所述熔炼为真空电弧熔炼。
13、优选地，所述熔炼的次数为6次。
14、熔炼需要至少进行6次，目的为提升合金成分的均匀性。
15、优选地，具体包括以下步骤：
16、(1)原料预处理：称量前除去材料表面污渍和氧化皮，而后将每种金属原料放入无水乙醇中超声清洗并烘干。按照目标合金的成分配比，准备al、cr、fe、v、ti的高纯金属原材料，将这些金属原材料进行精确称量；
17、(2)真空电弧熔炼：将称量、干燥好的金属材料和用于吸氧的钛锭置于真空电弧熔炼炉中，为避免低熔点元素挥发造成质量损失及确保均匀熔炼，将称量准确的金属单质按熔点由低至高的顺序放于铜模具的凹坑中,在保护气氛下进行合金熔炼；
18、(3)合金吸铸：将熔融态合金液吸入铜模中冷却形成预定形状的坯料，得到耐磨损耐腐蚀高熵合金材料。
19、优选地，本专利技术熔炼合金所使用的原材料的纯度均不低于99.9％。
20、优选地，本专利技术步骤(2)中：熔炼过程的保护气氛为高纯氩气，进行合金熔炼前先引弧燃烧钛锭，以消耗残余氧气。
21、本专利技术通过真空电弧熔炼法，将al、cr、fe、v和ti多种元素合金化，形成具有高耐磨损性能、耐腐蚀性能和高硬度的合金材料。
22、本专利技术的有益技术效果如下：
23、本专利技术提供了一种新型al-cr-fe-v-ti系高耐磨损耐腐蚀高熵合金。原料中的al元素能够促进bcc相的形成，从而提升材料的硬度和耐磨损性能。添加的v元素在合金中形成了强化相，起到了固溶强化效应，可以使得制得的合金在高温下仍能保持高强度；而且v元素的添加有助于改善合金的热稳定性，从而降低热应力因子对材料性能的不利影响。ti元素有利于高熵合金硬度以及耐蚀性的提升。cr元素可以增强其耐蚀性，且有利于形成laves相。添加的fe元素有利于强化相的析出。
24、本专利技术的al-cr-fe-v-ti系高熵合金具有岛状与条状双重bcc结构，间隙处为laves相，由于此种独特且复杂的双重bcc结构相与硬质laves析出相的结合，因此使合金具备了高硬度值。本专利技术引入的合适比例的ti、al、v等元素能够形成tio2、al2o3、v2o3等致密、高硬度氧化层，同时避免内部高内应力的出现，因而能够进一步减缓磨损损失，有效地提升了磨损性能。在耐腐蚀性能方面，引入的cr、ti和al元素利于在钝化过程中形成高稳定氧化物cr2o3、tio2和al2o3抑制腐蚀介质侵入，点蚀电位(epit)明显高于传统材料，表明高熵合金具有更强的抵抗点蚀的能力。
25、本专利技术制备的新型al-cr-fe-v-ti系高熵合金，展现出高耐磨损、耐腐蚀及高硬度的卓越性能，这些特性使其成为极端工况环境下的理想材料选择，包括极端高温高压环境、高度腐蚀性介质以及长期高磨损率等场景，适合用于航空航天、化学工业、海洋工程等领域。
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1.一种Al-Cr-Fe-V-Ti系高熵合金，其特征在于，按原子百分比计，包括以下化学成分：
2.根据权利要求1所述的Al-Cr-Fe-V-Ti系高熵合金，其特征在于，所述Al-Cr-Fe-V-Ti系高熵合金中Al、Cr、Fe、V和Ti的原子比为：3∶14∶47∶21∶15。
3.根据权利要求1所述的Al-Cr-Fe-V-Ti系高熵合金，其特征在于，所述Al-Cr-Fe-V-Ti系高熵合金中Al、Cr、Fe、V和Ti的原子比为：2∶16∶50∶20∶12。
4.一种权利要求1-3任一项所述的Al-Cr-Fe-V-Ti系高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼的气氛为保护气氛。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述保护气氛为氩气气氛。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼为真空电弧熔炼。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼的次数为6次。
【技术特征摘要】
1.一种al-cr-fe-v-ti系高熵合金，其特征在于，按原子百分比计，包括以下化学成分：
2.根据权利要求1所述的al-cr-fe-v-ti系高熵合金，其特征在于，所述al-cr-fe-v-ti系高熵合金中al、cr、fe、v和ti的原子比为：3∶14∶47∶21∶15。
3.根据权利要求1所述的al-cr-fe-v-ti系高熵合金，其特征在于，所述al-cr-fe-v-ti系高熵合金中al、cr、fe、v和ti的原子比为：2∶16∶50∶...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾延东，赖家璇，王刚，穆永坤，王育博，贾岳飞，孙康，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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