一种改善高熵合金性能的热处理方法

技术领域

本发明涉及合金力学性能改性技术领域，尤其涉及一种改善高熵合金性能的热处理方法。

背景技术

高熵合金是由n(n≥5)种金属或与非金属，以等摩尔比或非等摩尔比(各组元原子百分比不超过35％)经熔炼、烧结或其他方法组合而形成具有金属特性的材料。此类合金具有高硬度、高抗压强度以及优越的耐磨性和耐蚀性，特性明显优于传统合金，有望大量实际应用于制作高强度、耐高温、耐腐蚀的刀具、模具，具有极大的工业发展潜力。

由于高熵合金各主元相互作用导致的扩散迟滞效应，铸态高熵合金组织一般为典型的枝晶组织，且晶粒大小不均匀、晶内元素易偏析。因此，大部分高熵合金脆性较大，这就限制了高熵合金应用于复杂受力条件下的结构件。

目前高熵合金的改性方法多集中在合金系扩展及成分调控，如加入较高含量的钴元素等扩展合金系，加入难熔化合物颗粒制备高熵合金为基体的复合材料，调整合金成分制备复相组织，时效强化，加工硬化等。但这些方法需要使用较多的钴等资源，或是较为复杂的加工工艺；另外，还有一些方法通过热处理和合金的塑性变形相结合达到提高高熵合金强度的目的，但是这种方法需要结合塑性变形，只能用于成型前的高熵合金，对于成型后的零件无法达到提高性能的目的。

因此，寻找一种能改善高熵合金组织均匀性的同时提高其综合性能、且适应范围广的简单方法，对于推动高熵合金的工业化应用具有现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种改善高熵合金性能的热处理方法。本发明提供的方法步骤简单，容易操作，能够显著改善高熵合金的综合力学性能，且无需和合金的塑性变形相结合，能够广泛应用于成型后的零件。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种改善高熵合金性能的热处理方法，包括以下步骤：

将高熵合金回火处理后冷却；所述回火处理的温度为400～800℃，时间为2～5h；所述高熵合金为铸态的高熵合金。

优选的，所述回火处理的温度为600～800℃。

优选的，所述高熵合金为高熵合金成型件。

优选的，所述冷却的方式为空冷、风冷或油冷。

优选的，当所述高熵合金的直径≤6mm时，所述冷却的方法为空冷。

优选的，当所述高熵合金的直径为6～12mm时，所述冷却的方式为风冷；当所述高熵合金的直径＞12mm时，所述冷却的方式为油冷。

优选的，所述高熵合金的化学成分包括铝、铬、铜、铁和镍。

优选的，所述高熵合金的晶体结构为单相体心立方结构。

优选的，所述高熵合金为Cr

优选的，所述回火处理时，将所述高熵合金置于电阻炉内进行随炉加热。

本发明提供了一种改善高熵合金性能的热处理方法，包括以下步骤：将高熵合金回火处理后冷却；所述回火处理的温度为400～800℃，时间为2～5h；所述高熵合金为铸态的高熵合金。本发明通过回火处理提高高熵合金的组织均匀性，改善高熵合金的综合力学性能；进一步的，本发明还对回火处理后的冷却方式进行控制，针对不同直径的合金选择不同的冷却方式，保证合金试件内外的冷却速率均匀，进一步保证合金组织的均匀性，避免出现硬度不均匀的现象。此外，本发明提供的热处理方法无需和合金的塑性变形相结合，操作简单，可行性强，能够广泛适用于高熵合金成型后的零件，利用于推动高熵合金的商业化应用。

实施例结果表明，采用本发明的热处理方法处理后，高熵合金的组织均匀化效果明显，综合力学性能显著提升，尤其是能提高合金的弹性模量，降低脆性，体现在硬度和弹性模量同时提高，或硬度稍有下降，但是弹性模量或抗压强度大幅提高。

附图说明

图1为Cr

图2为Cr

图3为实施例1中Cr

图4为实施例2中Cr

图5为实施例3中Cr

图6为实施例4中Cr

图7为实施例5中Cr

具体实施方式

本发明提供了一种改善高熵合金性能的热处理方法，包括以下步骤：

将高熵合金回火处理后冷却；所述回火处理的温度为400～800℃，时间为2～5h；所述高熵合金为铸态的高熵合金。

在本发明中，所述高熵合金优选为高熵合金成型件；所述高熵合金的化学成分优选包括铝、铬、铜、铁和镍；所述高熵合金的晶体结构优选为单相体心立方结构；所述高熵合金具体优选为Cr

在本发明中，所述回火处理的温度为400～800℃，优选为600～800℃，具体的，当所述高熵合金为Cr

在本发明中，所述冷却的方式优选为空冷、风冷或油冷，具体的，当所述高熵合金的直径≤6mm时，所述冷却的方法优选为空冷，当所述高熵合金的直径为6～12mm时，所述冷却的方式优选为风冷(即吹风冷却)，当所述高熵合金的直径为6mm时，冷却方式可以选择空冷或吹风冷却中的任意一种；当所述高熵合金的直径＞12mm时，所述冷却的方式优选为油冷。

本发明通过回火处理+控冷，能够提高高熵合金的组织均匀性，改善高熵合金的综合力学性能，尤其是能提高其弹性模量，降低脆性。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例中采用的高熵合金为Cr

对Cr

实施例1

将Cr

实施例2

将Cr

实施例3

将Cr

实施例4

将Cr

实施例5

将直径为φ10mm的铸态Cr

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。