一种高强度和大塑性的多级异质结构中熵合金及制备方法与流程

技术特征：
1.一种高强度和大塑性的多级异质结构中熵合金，其特征在于，按原子百分比计，包括29～33％的ni，29～33％的co，29～33％的cr，9～12％的al以及1.0～3.0％的ta。2.根据权利要求1所述的一种高强度和大塑性的多级异质结构中熵合金，其特征在于，所述中熵合金为双相结构，包括fcc基体相和b2增强相，b2相体积分数约9.5
‑
11.2％，基体晶粒尺寸约为5.5
‑
6.5μm。3.根据权利要求1所述的一种高强度和大塑性的多级异质结构中熵合金，其特征在于，所述中熵合金具有中等密度的位错，ρ＝(1.0
‑
1.4)
×
10
14
m
‑2。4.根据权利要求1所述的一种高强度和大塑性的多级异质结构中熵合金，其特征在于，所述中熵合金的抗拉强度σ
uts
为1348
‑
1413mpa，屈服强度σ
y
为1035
‑
1097mpa，断裂延伸率大于15％。5.一种根据权利要求1
‑
4任一项所述的一种高强度和大塑性的多级异质结构中熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、按原子百分比计，29～33％的ni，29～33％的co，29～33％的cr，9～12％的al以及1.0～3.0％的ta混合熔炼；步骤2、将步骤1熔炼得到的合金进行均匀化处理；步骤3、对步骤2得到合金进行多道次热轧处理，热轧温度1125～1175℃，总变形量控制在60
‑
80％；步骤4、对步骤3热轧后的合金进行淬火处理以保留中等密度的位错，得到高强度和大塑性的多级异质结构中熵合金。6.根据权利要求5所述的一种高强度和大塑性的多级异质结构中熵合金的制备方法，其特征在于，步骤1中采用真空电弧熔炼方法熔炼合金。7.根据权利要求6所述的一种高强度和大塑性的多级异质结构中熵合金的制备方法，其特征在于，熔炼过程中先真空至3pa，然后通入高纯氩气再抽真空，重复三次洗炉以保证高纯度真空环境，熔炼感应电流为450～550a，合金熔炼过程中伴有电磁搅拌，反复重熔后在水冷铜坩埚中冷却得到铸锭。8.根据权利要求5所述的一种高强度和大塑性的多级异质结构中熵合金的制备方法，其特征在于，步骤2中均匀化处理的温度为1200～1240℃。9.根据权利要求5所述的一种高强度和大塑性的多级异质结构中熵合金的制备方法，其特征在于，步骤3轧制的总时间为10
±
1分钟。

技术总结
本发明提供一种高强度和大塑性的多级异质结构中熵合金及制备方法，通过成分、工艺和结构设计同时引入多种强化机制，使其屈服强度提高至3～4倍。并且每种强化机制都有显著的贡献，其中固溶强化、位错强化、晶界强化和背应力强化对强度的贡献分别为274MPa、175MPa、189MPa和366MPa。但是合金依然保持fcc基体，从而使合金强度提升的同时依然具有良好的韧性。该合金具有优良的室温力学性能，将NiCoCr中熵合金屈服强度提升了3.6倍至约1100MPa，抗拉强度提升了2倍至约1400MPa，同时兼具有20％的拉伸延性。该双相多级异质结构的NiCoCr中熵合金不仅综合力学性能优异，而且工艺简单可行，本合金具有极大的工程应用前景。合金具有极大的工程应用前景。合金具有极大的工程应用前景。


技术研发人员：张金钰 张东东 刘刚 孙军
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2021.08.27
技术公布日：2021/12/2