一种Fe

技术领域

本发明涉及金属材料及其制备技术领域，具体涉及一种Fe

背景技术

高熵合金是本世纪出提出的一种全新的合金设计理念，其成分特点是合金多组元且所有组成元素比例相等或相近。高熵合金独特的成分特点使其具有高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应、鸡尾酒效应四大核心效应，这些效应使得高熵合金具有高强度、高硬度、高耐磨性、高热阻、良好的耐腐蚀性及抗蠕变性能等优点。主要由Fe、Ni、Cr、Al和Nb等低熔点金属元素组成的高熵合金，具有室温下的高强度和高耐化学腐蚀性等优异性能，在航空工业、航天工程、发动机制造、化学加工和核电站等领域具有广泛应用潜力，通过合金元素的进一步优化，制备工艺的改进，有望进一步提高合金的使用温度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Fe

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种Fe

所述的Fe

所述的Fe

所述的Fe

(1)配料：根据合金中各元素摩尔比计算并精确称量Fe、Ni、Cr、Al和Nb五种元素原料；

(2)母合金熔炼：将步骤(1)称量的各元素原料按照熔点由低到高从下至上依次放置在铜坩埚中；将炉腔抽真空至气压为3.5×10

(3)铜模浇铸：将熔炼好的母合金锭置于翻转系统的铜坩埚中，下方放置孔径为5～8mm的铜模具；炉腔抽真空至气压为3.5×10

所述的Fe

所述的Fe

本发明的设计思想：

本发明通过调整Fe

本发明的优点及有益效果如下：

本发明以Fe-Ni-Cr-Al-Nb五元合金为基础，在五元合金中改变Fe元素和Ni元素的比例，从而提高合金的屈服强度和耐腐蚀性能，其性能指标范围如下：

附图说明

图1是铸态Fe

图2是铸态Fe

图3是铸态Fe

图4是铸态Fe

图5(a)-(b)是铸态Fe

具体实施方式

在具体实施过程中，本发明提供一种Fe

以下，结合附图和实施例详述本发明。

实施例

本实施例为Fe

步骤1：配料，用机械及化学方法去除Fe、Ni、Cr、Al和Nb纯金属原料表面氧化皮，并先加入蒸馏水后加入无水乙醇中分别超声清洗；根据合金中各元素摩尔百分比计算并精确称量Fe、Ni、Cr、Al和Nb原料，实施例1-4中：Fe分别为30％、35％、40％、45％，Ni分别为35％、30％、25％、20％，Cr 20％，Al 10％，Nb 5％。

步骤2：母合金熔炼，将步骤1各金属原料按照熔点由低到高从下至上依次放置在铜坩埚中。将炉腔抽真空至气压为3.5×10

步骤3：铜模浇铸。将熔炼好的母合金置于翻转系统的铜坩埚中，下方放置孔径为5mm的铜模具。炉腔抽真空至气压为3.5×10

对所制备的合金棒进行组织性能测试如下：

1、采用XRD进行物相分析

从所述高熵合金圆棒中沿轴向切取2mm×5mm的圆片状试样，采用1000目砂纸打磨后测试，X射线源为CuKα射线，扫描范围10°～90°，扫描速度10°/min，即扫描步长0.025sec/step。

XRD图谱如图1所示，从图中可以判断，合金主体为面心立方结构(FCC)和体心立方结构(BCC)，此外还均含有富Nb的Laves相。随着Fe元素的提高，合金的基体相从面心立方逐渐向体心立方结构转变。

2、采用Zeiss Supra55扫描电子显微镜进行微观组织观察

从所述高熵合金圆棒中沿轴向切取2mm×5mm的圆片状试样，先后采用砂纸、金刚石研磨膏和氧化铝抛光液打磨抛光，采用扫描电子的背散射探头观察样品。从图中可以看出，x＝30、35和40时，基体为图2中所述的FCC结构枝晶相；x＝45时，基体为图2中所述的BCC结构枝晶相。在图2(b)、(d)、(f)、(h)中，枝晶间均出现富含Nb的Laves。

3、采用Instron5582进行室温准静态压缩试验

从所述高熵合金圆棒中延轴向使用线切割切取直径为5mm的圆棒，使用无心磨打磨后切为直径为5mm、高度7.5mm的圆柱状压缩样品。应变速率为0.45mm/min，测试采用3个平行样品。结果如图3所示，可以看出，随着Fe含量的增加，合金屈服强度提高，且少量加入可以同时保证合金的塑性。

4、采用KB30SRFA进行维氏硬度试验

从所述高熵合金圆棒中延轴向使用线切割切取直径为5mm的圆棒，使用无心磨打磨后切为直径为5mm、厚度2mm的圆片状样品。结果如图4所示，随着Fe含量的增加，合金的硬度逐渐变大。

5、采用Gamry Interface 1000进行电化学腐蚀试验

从所述高熵合金圆棒中延轴向使用线切割切取直径为5mm的圆棒，使用无心磨打磨后切为直径为5mm、厚度2mm的圆片状样品。然后把铜线焊接在圆片上，取壁厚1mm的塑料管，底面封上胶带，把带铜线的样品粘在胶带上，倒入环氧树脂，待其完全凝固后撕掉胶带即可。测试结果如图5所示，当x＝35时，合金具有较大的腐蚀电位(图5(a))和开路电压(图5(b))。

实施例结果表明，本发明高熵合金与传统金属材料相比，在室温下具有高强度、高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性等优良的性能。