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专利号: 2021106345142
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 冶金;黑色或有色金属合金;合金或有色金属的处理
更新日期:2024-01-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种难熔高熵合金Nb‑Co‑Hf‑Mo‑Sc‑Er材料,其特征在于,所述高熵合金的组分按原子比为:Nb 18.0‑22.0at.%、Co 18.0‑22.0at.%、Hf 18.0‑22.0at.%、Mo 18.0‑22.0at.%、Sc 

6.0‑14.0at.%、Er 6.0‑14.0at.%;

所述难熔高熵合金Nb‑Co‑Hf‑Mo‑Sc‑Er材料,其制备过程包括以下步骤:S1、按所述合金的元素配比进行称量;

S2、将称好的六种元素粉末加入到球磨罐中,并以6:1的球料重量比加入三种不同直径的不锈钢磨球;

S3、球磨罐抽真空后充入氩气,重复2~4次;

S4、在高能球磨之前,先在150~180r/min的转速下混粉8h,将元素粉末混合均匀,即将球磨罐放置在球磨机上进行低能混粉球磨,混粉时间为8h,每混粉1h停机休息10min;

S5、球磨罐在球磨机上进行高能球磨,球磨时间为50h~70h,每球磨1h停机休息20min;

S6、球磨罐在氩气手套箱中静置24h后,开启球磨罐的上盖进行钝化,钝化时间不小于

24h;

S7、在氩气手套箱中将粉末和磨球进行过筛分离,得到Nb‑Co‑Hf‑Mo‑Sc‑Er混合粉末,利用粉末在磨球和罐壁上的少量焊合,来减小磨球和罐壁对粉末的污染,并且不添加任何过程控制剂,在机械合金化过程中减少样品的氧化及污染,使得各单质原子能够充分扩散,从而制备出元素分布均匀的混合粉末;

借助于球磨机所提供的较高能量来实现固态粉末原子之间相互固溶,并且能够有效的避免因元素熔点和扩散系数不同带来的诸多不利因素;

S8、将步骤S7得到的Nb‑Co‑Hf‑Mo‑Sc‑Er混合粉末通过冷压在400MPa下保压10min,制备成预制块;

S9、将步骤(8)得到的预制块放入石墨模具中,为保证热压过程中坯料较高的致密度,真空热压烧结,烧结温度控制为1500‑1610°C,轴向压力控制为20 50MPa,升温速率控制为~‑5

10°C/min,真空度保持在3×10 MPa以上;达到烧结温度后,保温时间控制为60 120min,得~到坯料;

S10、将所得坯料进行塑性热变形处理,挤压比控制为16 42,挤压速率控制为1 10mm/~ ~min,温度控制为1350‑1500℃;所得棒状材料再次进行等径角挤压处理,温度控制为650‑

700 °C,角度控制为110 160°,挤压次数控制为5 7次,挤压速率控制为1 10mm/min。

~ ~ ~

2.根据权利要求1所述的难熔高熵合金,其特征在于,所述合金按原子百分比构成为Nb 

20.0‑21.0at.%、Co 20.0‑21.0at.%、Hf 20.0‑21.0at.%、Mo 20.0‑21.0at.%、Sc 8.0‑

10.0at.%、Er 8.0‑10.0at.%;

所述难熔高熵合金的制备方法,包括以下步骤:

S1、按所述合金的元素配比进行称量;

S2、将称好的六种元素粉末加入到球磨罐中,并以6:1的球料重量比加入三种不同直径的不锈钢磨球;

S3、球磨罐抽真空后充入氩气,重复2~4次;

S4、在高能球磨之前,先在150~180r/min的转速下混粉8h,将元素粉末混合均匀,即将球磨罐放置在球磨机上进行低能混粉球磨,混粉时间为8h,每混粉1h停机休息10min;

S5、球磨罐在球磨机上进行高能球磨,球磨时间为50h~70h,每球磨1h停机休息20min;

S6、球磨罐在氩气手套箱中静置24h后,开启球磨罐的上盖进行钝化,钝化时间不小于

24h;

S7、在氩气手套箱中将粉末和磨球进行过筛分离,得到Nb‑Co‑Hf‑Mo‑Sc‑Er混合粉末,利用粉末在磨球和罐壁上的少量焊合,来减小磨球和罐壁对粉末的污染,并且不添加任何过程控制剂,在机械合金化过程中减少样品的氧化及污染,使得各单质原子能够充分扩散,从而制备出元素分布均匀的混合粉末;

借助于球磨机所提供的较高能量来实现固态粉末原子之间相互固溶,并且能够有效的避免因元素熔点和扩散系数不同带来的诸多不利因素;

S8、将步骤S7得到的Nb‑Co‑Hf‑Mo‑Sc‑Er混合粉末通过冷压在400MPa下保压10min,制备成预制块;

S9、将步骤(8)得到的预制块放入石墨模具中,为保证热压过程中坯料较高的致密度,真空热压烧结,烧结温度控制为1500‑1610°C,轴向压力控制为20 50MPa,升温速率控制为‑5 ~

10°C/min,真空度保持在3×10 MPa以上;达到烧结温度后,保温时间控制为60 120min,得~到坯料;

S10、将所得坯料进行塑性热变形处理,挤压比控制为16 42,挤压速率控制为1 10mm/~ ~min,温度控制为1350‑1500℃;所得棒状材料再次进行等径角挤压处理,温度控制为650‑

700 °C,角度控制为110 160°,挤压次数控制为5 7次,挤压速率控制为1 10mm/min。

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3. 根据权利要求1所述的一种高强难熔高熵合金,其特征在于,Nb 20.0at.%、Co 

20.0at.%、Hf 20.0at.%、Mo 20.0at.%、Sc 10.0at.%、Er 10.0at.%;

所述难熔高熵合金的制备方法,包括以下步骤:

S1、按所述合金的元素配比进行称量;

S2、将称好的六种元素粉末加入到球磨罐中,并以6:1的球料重量比加入三种不同直径的不锈钢磨球;

S3、球磨罐抽真空后充入氩气,重复2~4次;

S4、在高能球磨之前,先在150~180r/min的转速下混粉8h,将元素粉末混合均匀,即将球磨罐放置在球磨机上进行低能混粉球磨,混粉时间为8h,每混粉1h停机休息10min;

S5、球磨罐在球磨机上进行高能球磨,球磨时间为50h~70h,每球磨1h停机休息20min;

S6、球磨罐在氩气手套箱中静置24h后,开启球磨罐的上盖进行钝化,钝化时间不小于

24h;

S7、在氩气手套箱中将粉末和磨球进行过筛分离,得到Nb‑Co‑Hf‑Mo‑Sc‑Er混合粉末,利用粉末在磨球和罐壁上的少量焊合,来减小磨球和罐壁对粉末的污染,并且不添加任何过程控制剂,在机械合金化过程中减少样品的氧化及污染,使得各单质原子能够充分扩散,从而制备出元素分布均匀的混合粉末;

借助于球磨机所提供的较高能量来实现固态粉末原子之间相互固溶,并且能够有效的避免因元素熔点和扩散系数不同带来的诸多不利因素;

S8、将步骤S7得到的Nb‑Co‑Hf‑Mo‑Sc‑Er混合粉末通过冷压在400MPa下保压10min,制备成预制块;

S9、将步骤(8)得到的预制块放入石墨模具中,为保证热压过程中坯料较高的致密度,真空热压烧结,烧结温度控制为1500‑1610°C,轴向压力控制为20 50MPa,升温速率控制为~‑5

10°C/min,真空度保持在3×10 MPa以上;达到烧结温度后,保温时间控制为60 120min,得~到坯料;

S10、将所得坯料进行塑性热变形处理,挤压比控制为16 42,挤压速率控制为1 10mm/~ ~min,温度控制为1350‑1500℃;所得棒状材料再次进行等径角挤压处理,温度控制为650‑

700 °C,角度控制为110 160°,挤压次数控制为5 7次,挤压速率控制为1 10mm/min。

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