一种含铝的室温压缩超塑性的Fe‑Co‑Cr‑Ni高熵合金及其制备工艺

摘要

本发明属于新材料领域，公开了一种含铝的室温压缩超塑性的Fe‑Co‑Cr‑Ni高熵合金及其制备工艺。该髙熵合金是将纯度为99.99wt%的Fe、纯度为99.99wt%的Co、纯度为99.99wt%的Cr、纯度为99.99wt%的Ni和纯度为99.99wt%的Al通过真空熔炼法进行熔炼，然后通过真空吸铸法制备成直径为5mm的高熵合金试样。该髙熵合金的成分为（FeCoCrNi）

说明书

技术领域

本发明涉及一种含铝的室温压缩超塑性的Fe-Co-Cr-Ni高熵合金及其制备工艺。

背景技术

高熵合金具有硬度高和塑性好、耐磨耐腐蚀性好、耐热性和回火抗性好以及加工硬化等特性，是一种极具工程应用前景的合金。面心立方固溶体型高熵合金虽然具有良好的塑性和韧性，但其强度和硬度还有待于进一步提高，微合金化是一种有效提高合金材料性能的方法。本发明采用微量铝添加提高面心立方固溶体型髙熵合金的性能，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含铝的室温压缩超塑性的Fe-Co-Cr-Ni高熵合金及其制备工艺。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种含铝的室温压缩超塑性的Fe-Co-Cr-Ni高熵合金，其特征在于：该髙熵合金的成分采用Fe、Co、Cr和Ni等元素为等原子比，添加铝的含量为0.1、0.2和0.5at%；一种含铝的室温压缩超塑性的Fe-Co-Cr-Ni高熵合金的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤:

将配好的料放入电弧炉的水冷铜坩埚中，抽真空到1×10^-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa；

起弧熔炼Ti进行吸氧，然后在熔炼电流为5A的条件下熔炼高纯原材料6次，每次熔炼2分钟；

待真空室冷却后将母合金取出，并将坩埚清洗干净，将母合金表面用砂纸打磨干净；

将打磨干净的母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为5mm的水冷铜模；

抽真空到1×10^-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为5mm的合金棒。

本发明制成的产品分别用X射线衍射仪（XRD）检测材料的晶态结构、万能试验机测试力学性能、洛氏硬度计测量硬度、电化学工作站测量腐蚀性能。

本发明的髙熵合金的化学成分为（FeCoCrNi）_100-xAl_x（x=0.1，0.2，0.5>-5~1.22×10^-4A/cm²。

具体实施方式

下面根据具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

用分析天平称取铁4.9515g、钴5.2252g、铬4.6101g、镍5.2036g和铝0.0096g，放入电弧炉的水冷铜坩埚中，抽真空到1×10^-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa；起弧熔炼Ti进行吸氧，然后在熔炼电流为5A的条件下熔炼高纯原材料6次，每次熔炼2分钟；待真空室冷却后将母合金取出，并将坩埚清洗干净，将母合金表面用砂纸打磨干净；将打磨干净的母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为5mm的水冷铜模；抽真空到1×10^-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为5mm的合金棒。该合金为完全的面心立方结构，表现出室温压缩超塑性，屈服强度为565.1MPa，硬度为151.5HRC，腐蚀电位为-0.0046V，腐蚀电流密度为1.22×10^-4A/cm²。

实施例2

用分析天平称取铁4.9492g、钴5.2227g、铬4.6079g、镍5.2011g和铝0.0192g，放入电弧炉的水冷铜坩埚中，抽真空到1×10^-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa；起弧熔炼Ti进行吸氧，然后在熔炼电流为5A的条件下熔炼高纯原材料6次，每次熔炼2分钟；待真空室冷却后将母合金取出，并将坩埚清洗干净，将母合金表面用砂纸打磨干净；将打磨干净的母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为5mm的水冷铜模；抽真空到1×10^-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为5mm的合金棒。该合金为完全的面心立方结构，表现出室温压缩超塑性，屈服强度为1053.5MPa，硬度为155.5HRC，腐蚀电位为-0.0227V，腐蚀电流密度为4.91×10^-5A/cm²。

实施例3

用分析天平称取铁4.9420g、钴5.2151g、铬4.6012g、镍5.1936g和铝0.0480g，放入电弧炉的水冷铜坩埚中，抽真空到1×10^-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa；起弧熔炼Ti进行吸氧，然后在熔炼电流为5A的条件下熔炼高纯原材料6次，每次熔炼2分钟；待真空室冷却后将母合金取出，并将坩埚清洗干净，将母合金表面用砂纸打磨干净；将打磨干净的母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为5mm的水冷铜模；抽真空到1×10^-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为5mm的合金棒。该合金为完全的面心立方结构，表现出室温压缩超塑性，屈服强度为1119.1MPa，硬度为160.5HRC，腐蚀电位为-0.1795V，腐蚀电流密度为6.55×10^-5A/cm²。