一种FeCoNiCrSi高熵合金及制备方法

本发明属于高熵合金制备，具体涉及一种feconicrsi高熵合金及制备方法。

背景技术：

1、高熵合金是由五种或五种以上等比例或接近等比例元素混合形成的合金。由于高熵合金具有广阔的成分设计空间、局部化学有序结构、以及点阵畸变等效应，通过合理成分设计以及热机械处理调控，高熵合金可表现出比传统合金更优的力学性能，如低温高强度高塑性，优异的断裂韧性，优异的耐磨性、耐腐蚀性能、高温氧化性能、良好的热稳定性，因此在材料科学及工程上受到广泛重视。

2、以往富硅高熵合金由于中间温度热处理易于析出脆性富硅相，为获得单相fcc组织，热机械处理温度局限在很高温区（＞950℃），无法实现组织细化提升力学性能，得到的粗晶组织其屈服强度往往只有300 mpa左右（wei, d. x. et al. acta mater. 225,117571, 2022; wei, d. x. et al. int. j. plasticity 159, 103443, 2022; wu, p.f. et al. acta mater. 261, 119389, 2023；fang, d. et al. materials 16, 2697,2023）。

技术实现思路

1、本发明的目的是在于提供一种feconicrsi高熵合金及其制备方法。

2、本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。

3、实现本发明目的技术解决方案是这样实现的：

4、一种feconicrsi高熵合金，按原子百分数计，其化学组成为：fe26co26ni26cr12si10。

5、较佳的，该高熵合金具有完全再结晶的fcc单相。

6、更佳的，该高熵合金具有完全再结晶的fcc单相的超细晶组织，其平均晶粒尺寸为459 nm。

7、如上所述的一种feconicrsi高熵合金的制备方法，包括如下步骤:

8、第一步，配料：

9、以块状或颗粒状的单相fe、cr、co、ni纯金属及纯si作为原料，按照fe26co26ni26cr12si10的成分进行配料并混合均匀；

10、第二步，熔炼：

11、采用真空磁悬浮感应炉熔炼，在氩气保护下制备合金铸锭；

12、第三步，固溶处理与锻造：

13、对上述合金铸锭进行一次固溶处理，取出立即进行热锻，再将锻造后样品再进行二次固溶处理；

14、第四步，轧制：

15、将二次固溶处理后的合金块体进行多道次冷轧；

16、第五步：再结晶处理：

17、对轧制后的合金在一定温度下进行再结晶处理，取出水冷。

18、较佳的，采用真空磁悬浮感应炉熔炼，在氩气保护下制备合金铸锭，具体步骤为：将配好的原料放入炉内，封闭保护罩，抽真空后通入氩气，通电进行熔炼；试样至少重复熔炼3次，以确保合金成分均匀。

19、较佳的，一次固溶处理和二次固溶处理的温度均为1150℃，时间均为2h。

20、较佳的，将二次固溶处理后的合金块体进行多道次冷轧，总变形量为90%。较佳的，冷轧后的薄板厚度为1.5mm。

21、较佳的，对轧制后的合金在600-900℃下保温0.5-1h进行再结晶处理。

22、较佳的，对轧制后的合金在600℃下保温0.5h进行再结晶处理。

23、与现有技术相比，本发明有益的技术效果是：

24、（1）本发明通过调整feconicrsi高熵合金体系中各元素含量，最终确定其成分为fe26co26ni26cr12si10，由于该高熵合金含有轻质低成本元素si，且其原子百分比达到10％，因此该合金的密度小于一般的高熵合金。

25、（2）本发明在确定高熵合金体系成分为fe26co26ni26cr12si10的基础上，通过在600℃保温0.5h的退火处理，制备了具有完全再结晶的fcc单相超细晶组织的高熵合金，其平均晶粒尺寸为459 nm。

26、（3）本发明在600℃保温0.5h的退火处理下得到的fe26co26ni26cr12si10高熵合金，其屈服强度为1027 mpa，均匀延伸率21.6%，相较于以往富硅高熵合金实现了高强塑结合。该高熵合金在室温下力学性能远优于其他含si高熵合金，比如fe22co22ni22cr22si12（wei,d. x. et al. acta mater. 225, 117571, 2022）、(cocrfeni)100-xsix (x = 0-10 at%)（wei, d. x. et al. int. j. plasticity 159, 103443, 2022）、fe30ni20co20cr20si10（wu, p. f. et al. acta mater. 261, 119389, 2023）。

27、应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本申请的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本申请的发明主题的一部分。

28、结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

技术特征：

1.一种feconicrsi高熵合金，其特征在于，按原子百分数计，其化学组成为：fe26co26ni26cr12si10。

2.如权利要求1所述的feconicrsi高熵合金，其特征在于，该高熵合金具有完全再结晶的fcc单相。

3. 如权利要求1所述的feconicrsi高熵合金，其特征在于，该高熵合金具有完全再结晶的fcc单相的超细晶组织，其平均晶粒尺寸为459 nm。

4.如权利要求1-3任一所述的feconicrsi高熵合金，其特征在于，该高熵合金由如下步骤制备：

5.如权利要求4所述的feconicrsi高熵合金，其特征在于，一次固溶处理和二次固溶处理的温度均为1150℃，时间均为2h。

6.如权利要求4所述的feconicrsi高熵合金，其特征在于，将二次固溶处理后的合金块体进行多道次冷轧，总变形量为90%。

7.如权利要求4所述的feconicrsi高熵合金，其特征在于，对轧制后的合金在600-900℃下保温0.5-1h进行再结晶处理。

8.如权利要求4所述的feconicrsi高熵合金，其特征在于，对轧制后的合金在600℃下保温0.5h进行再结晶处理。

9.一种feconicrsi高熵合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，一次固溶处理和二次固溶处理的温度均为1150℃，时间均为2h；将二次固溶处理后的合金块体进行多道次冷轧，总变形量为90%；冷轧后的薄板厚度为1.5mm；对轧制后的合金在600-900℃下保温0.5-1h进行再结晶处理。

技术总结本发明公开了一种FeCoNiCrSi高熵合金及制备方法，按原子百分数计，其组成为Fe<subgt;26</subgt;Co<subgt;26</subgt;Ni<subgt;26</subgt;Cr<subgt;12</subgt;Si<subgt;10</subgt;，该高熵合金具有完全再结晶的FCC单相。其步骤为：配料、熔炼、对熔炼后的铸锭进行固溶处理，然后热锻，再进行固溶处理，轧制，对轧制后的合金再结晶退火，取出水冷。本发明在确定高熵合金体系成分为Fe<subgt;26</subgt;Co<subgt;26</subgt;Ni<subgt;26</subgt;Cr<subgt;12</subgt;Si<subgt;10</subgt;的基础上，通过在600℃保温0.5h的退火处理，制备了具有完全再结晶的FCC单相超细晶组织的高熵合金，其表现出明显提高的强度且保持良好的塑性。技术研发人员：陈真,李罗,唐己恒,陈旸,魏代修,祁志祥,陈光受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11