一种FeMnCoCr系双相强化高熵合金及其制备方法

x
co
10
cr
10
al
x
的铸态高熵合金板材；
13.步骤4、将所述铸态高熵合金板材在900℃下进行热轧减薄处理；
14.步骤5、将减薄后的铸态高熵合金板材进行均质化处理，最后水淬处理。
15.优选的，步骤2所述真空电弧熔炼是先进行抽真空处理，以使得真空度为-0.05mpa，然后引弧后调整熔炼电流为200a，进行熔炼以除去残留的氧气，再调整电流至270a～300a进行反复熔炼3次。
16.优选的，步骤2每次熔炼时间为1min，单次熔炼结束后需对合金锭进行翻面处理。
17.优选的，步骤3所述铸态高熵合金板材的厚度为6mm。
18.优选的，步骤4将所述铸态高熵合金板材进行热轧减薄至原来厚度的一半。
19.优选的，步骤5中均质处理的温度为1200℃，处理时间为2h。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.本发明是在femncocr系合金中加入al，并调整了合金中各元素的含量，从而改变了合金的相组成与微观组织结构，从而显著提高了合金的强度以及塑性；
22.本发明所述femncocr系双相强化高熵合金的屈服强度相较于同等加工条件制备的母合金fe
50
mn
30
co
10
cr
10
最高可提高3倍。本发明的加工成本低，具有较高的经济价值。
附图说明
23.图1为本发明femncocr系双相强化高熵合金的制备工艺流程图；
24.图2为本发明实施例1-3制备的femncocr系双相强化高熵合金与对比例2的母合金的拉伸应力-应变曲线；
25.图3为实施例1-3femncocr系双相强化高熵合金以及对比例1-2制备的合金的压缩应力-应变曲线；
26.图4为实施例1-3以及对比例1制备的合金的xrd谱线；
27.图5为fe
50
mn
24
co
10
cr
10
al6合金微观组织(a)及相体积分数(b)；
28.图6为fe
50
mn
23
co
10
cr
10
al7微观组织(a)及相体积分数(b)；
29.图7为fe
50
mn
22
co
10
cr
10
al8微观组织(a)及相体积分数(b)。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
31.实施例1
32.一种femncocr系双相强化高熵合金的制备方法，具体步骤如下
33.步骤1、按fe
50
mn
24
co
10
cr
10
al6合金的原子比称取fe、mn、co、cr以及al；
34.步骤2、将称取的原料放入坩埚中，并置于真空非自耗电弧熔炼炉中进行真空电弧熔炼，得到合金锭；其中真空电弧熔炼是先进行抽真空处理，以使得真空度为-0.05mpa，然后引弧后调整熔炼电流为200a，进行熔炼以除去残留的氧气，再调整电流至280a进行反复熔炼3次，每次熔炼时间为1min，单次熔炼结束后需对合金锭进行翻面处理；
35.步骤3、将所述合金锭用转移至吸铸窗口进行吸铸处理，其中吸铸处理是在电弧电
流为350a下将合金锭完全熔化，然后打开吸铸开关利用压强差进行吸铸，得到厚度为6mm的铸态高熵合金板材；
36.步骤4、将所述铸态高熵合金板材在900℃下进行热轧减薄处理，得到厚度为3mm的铸态高熵合金板材；
37.步骤5、将减薄后的铸态高熵合金板材在1200℃下进行均质化处理2h，最后水淬后得到fe
50
mn
24
co
10
cr
10
al6合金。
38.实施例2
39.一种femncocr系双相强化高熵合金的制备方法，具体步骤如下
40.步骤1、按fe
50
mn
23
co
10
cr
10
al7合金的原子比称取fe、mn、co、cr以及al；
41.步骤2、将称取的原料放入坩埚中，并置于真空非自耗电弧熔炼炉中进行真空电弧熔炼，得到合金锭；其中真空电弧熔炼是先进行抽真空处理，以使得真空度为-0.05mpa，然后引弧后调整熔炼电流为200a，进行熔炼以除去残留的氧气，再调整电流至280a进行反复熔炼3次，每次熔炼时间为1min，单次熔炼结束后需对合金锭进行翻面处理；
42.步骤3、将所述合金锭用转移至吸铸窗口进行吸铸处理，其中吸铸处理是在电弧电流为350a下将合金锭完全熔化，然后打开吸铸开关利用压强差进行吸铸，得到厚度为6mm的铸态高熵合金板材；
43.步骤4、将所述铸态高熵合金板材在900℃下进行热轧减薄处理，得到厚度为3mm的铸态高熵合金板材；
44.步骤5、将减薄后的铸态高熵合金板材在1200℃下进行均质化处理2h，最后水淬后得到fe
50
mn
23
co
10
cr
10
al7合金。
45.实施例3
46.一种femncocr系双相强化高熵合金的制备方法，具体步骤如下
47.步骤1、按fe
50
mn
22
co
10
cr
10
al8合金的原子比称取fe、mn、co、cr以及al；
48.步骤2、将称取的原料放入坩埚中，并置于真空非自耗电弧熔炼炉中进行真空电弧熔炼，得到合金锭；其中真空电弧熔炼是先进行抽真空处理，以使得真空度为-0.05mpa，然后引弧后调整熔炼电流为200a，进行熔炼以除去残留的氧气，再调整电流至280a进行反复熔炼3次，每次熔炼时间为1min，单次熔炼结束后需对合金锭进行翻面处理；
49.步骤3、将所述合金锭用转移至吸铸窗口进行吸铸处理，其中吸铸处理是在电弧电流为350a下将合金锭完全熔化，然后打开吸铸开关利用压强差进行吸铸，得到厚度为6mm的铸态高熵合金板材；
50.步骤4、将所述铸态高熵合金板材在900℃下进行热轧减薄处理，得到厚度为3mm的铸态高熵合金板材；
51.步骤5、将减薄后的铸态高熵合金板材在1200℃下进行均质化处理2h，最后水淬后得到fe
50
mn
22
co
10
cr
10
al8合金。
52.对比例1
53.一种fe
50
mn
21
co
10
cr
10
al9合金的制备方法，步骤如下：
54.按照fe
50
mn
21
co
10
cr
10
al9合金的原子比称取fe、mn、co、cr以及al，其余步骤与实施例1相同。
55.对比例2
56.一种fe
50
mn
30
co
10
cr
10
合金(即母合金)的制备方法，步骤如下：
57.按照fe
50
mn
30
co
10
cr
10
合金的原子比称取fe、mn、co、cr，其余步骤与实施例1相同。
58.从图2中可以看出，本发明的高熵合金与母合金相比，屈服强度大幅提升，同时保持了一定的塑性。
59.从图3中可以看出，与母合金相比，本发明的高熵合金具有优异的压缩强度与塑性的组合，强度与塑性同时提升。
60.从图4中可以看出，本发明的高熵合金相结构为fcc+bcc。
61.从图5中可以看出，本发明的高熵合金具备广阔的组织调控空间。
62.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种femncocr系双相强化高熵合金，其特征在于，所述高熵合金的结构式如下：fe
50
mn
30-x
co
10
cr
10
al
x
，x为6、7或8。2.根据权利要求1所述femncocr系双相强化高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、按比例称取fe、mn、co、cr以及al；步骤2、将称取的原料放入坩埚中，并置于真空非自耗电弧熔炼炉中进行真空电弧熔炼，得到合金锭；步骤3、将所述合金锭用转移至吸铸窗口进行吸铸处理，其中吸铸处理是在电弧电流为350a下将合金锭完全熔化，然后打开吸铸开关利用压强差进行吸铸，得到fe
50
mn
30-x
co
10
cr
10
al
x
的铸态高熵合金板材；步骤4、将所述铸态高熵合金板材在900℃下进行热轧减薄处理；步骤5、将减薄后的铸态高熵合金板材进行均质化处理，最后水淬处理。3.根据权利要求2所述femncocr系双相强化高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤2所述真空电弧熔炼是先进行抽真空处理，以使得真空度为-0.05mpa，然后引弧后调整熔炼电流为200a，进行熔炼以除去残留的氧气，再调整电流至270a～300a进行反复熔炼3次。4.根据权利要求3所述femncocr系双相强化高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤2每次熔炼时间为1min，单次熔炼结束后需对合金锭进行翻面处理。5.根据权利要求2所述femncocr系双相强化高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤3所述铸态高熵合金板材的厚度为6mm。6.根据权利要求2所述femncocr系双相强化高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤4将所述铸态高熵合金板材进行热轧减薄至原来厚度的一半。7.根据权利要求2所述femncocr系双相强化高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤5中均质处理的温度为1200℃，处理时间为2h。

技术总结
本发明公开了一种FeMnCoCr系双相强化高熵合金及其制备方法，涉及高熵合金技术领域。本发明在FeMnCoCr系合金中加入Al，并调整了合金中各元素的含量，从而改变了合金的相组成与微观组织结构，从而显著提高了合金的强度以及塑性；本发明所述FeMnCoCr系双相强化高熵合金的屈服强度相较于母合金Fe


技术研发人员：李喜 吕青芸 王林 侯龙 余兴
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/8/13