一种SiC掺杂高熵合金及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高熵合金技术领域，尤其涉及一种SiC掺杂高熵合金及其制备方法和应用。

背景技术

高熵合金(HEAs)由于灵活的成分和微观组织调控空间，往往能够获得传统合金材料难以实现的力学和物理性能，如良好的耐低温断裂性能、优异的强度-延性组合、耐磨性、抗氧化性和耐腐蚀性。但存在一些问题制约高熵合金的发展，例如通常情况下，具有单相面心立方固溶体结构的高熵合金，展现出好的塑性，但强度较低。FeNiCoCrHEAs是典型的面心立方(FCC)合金，在室温下具有理想的塑性，但屈服强度较低。如何提高FeNiCoCr HEAs的屈服强度，成为研究人员关注的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SiC掺杂高熵合金及其制备方法和应用，所述SiC掺杂高熵合金在室温提高了屈服强度，保留了良好的塑性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种SiC掺杂高熵合金，化学通式为Fe

优选的，所述SiC掺杂高熵合金由无序的面心立方基体以及位于所述面心立方基体内部的规则立方形态L1

本发明提供了上述技术方案所述SiC掺杂高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

按照配比将Fe、Ni、Co、Cr和SiC球磨混合后，进行真空热压烧结，得到SiC掺杂高熵合金。

优选的，所述Fe、Ni、Co和Cr的纯度≥99.9％，平均粒度≤20μm；所述SiC的纯度≥99.9％，平均粒度≤1μm。

优选的，所述球磨混合所用球磨介质为不锈钢磨球，所述球磨混合的球料比为5:1～10:1，转速为120～200r/min，时间为3～5h。

优选的，进行所述真空热压烧结前，抽真空至真空度＜1×10

优选的，所述真空热压烧结的温度为900～1000℃，压力为12～20MPa，保温时间为0.5～1h。

优选的，自室温升温至所述真空热压烧结的温度的升温速率为8～10℃/min。

本发明提供了上述技术方案所述SiC掺杂高熵合金或上述技术方案所述制备方法制备得到的SiC掺杂高熵合金在工程结构领域中的应用。

本发明提供了一种SiC掺杂高熵合金，化学通式为Fe

此外，Ni

本发明的高熵合金使用Ni

进一步的，本发明采用真空热压烧结制备SiC掺杂高熵合金，通过调控SiC掺杂比例、烧结温度、升温速率、保温时间和压力等关键参数，实现反应进程的控制，促使SiC与Cr、Ni元素选择性反应，进而形成大量Ni

附图说明

图1为实施例1制备的Fe

图2为实施例1制备的Fe

图3为实施例1制备的Fe

图4为实施例1加入SiC后Fe

图5为实施例2制备的Fe

具体实施方式

本发明提供了一种SiC掺杂高熵合金，化学通式为Fe

在本发明中，a优选＝22.45～23.25％％；b优选＝22.45～23.25％％；c优选＝22.45～23.25％；d优选＝22.45～23.25％％；e优选＝7～12％。

在本发明中，所述SiC掺杂高熵合金由无序的面心立方基体以及位于所述面心立方基体内部的规则立方形态L1

本发明提供了上述技术方案所述SiC掺杂高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

按照配比将Fe、Ni、Co、Cr和SiC球磨混合后，进行真空热压烧结，得到SiC掺杂高熵合金。

在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。

在本发明中，所述Fe、Ni、Co和Cr(均为金属单质)的纯度优选≥99.9％，平均粒度优选≤20μm；所述SiC的纯度优选≥99.9％，平均粒度优选≤1μm，更优选为0.6μm。

本发明优选将Fe、Ni、Co、Cr和SiC装入不锈钢球磨罐，采用行星式球磨机进行球磨混合；所述球磨混合所用球磨介质优选为不锈钢磨球，所述球磨混合的方式优选为干混；所述球磨混合的球料比优选为5:1～10:1，转速优选为120～200r/min，更优选为150r/min；时间优选为3～5h，更优选为4h。

完成所述球磨混合后，本发明优选将所得混合物料装入石墨模具，进行真空热压烧结；进行所述真空热压烧结前，本发明优选抽真空至真空度＜1×10

在本发明中，所述真空热压烧结的温度优选为900～1000℃，更优选为950℃；压力优选为12～20MPa，更优选为12.5～15MPa；保温时间优选为0.5～1h，更优选为0.75h；自室温升温至所述真空热压烧结的温度的升温速率优选为8～10℃/min。在所述真空热压烧结过程中，SiC与Cr、Ni元素反应生成Cr

完成所述真空热压烧结后，本发明优选随炉冷却，得到SiC掺杂高熵合金。

本发明提供了上述技术方案所述SiC掺杂高熵合金或上述技术方案所述制备方法制备得到的SiC掺杂高熵合金在工程结构领域中的应用。本发明对所述应用的方法没有特殊的限定，按照本领域熟知的方法应用即可。

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1

高熵合金通式为Fe

Fe、Ni、Co、Cr粉末的纯度为99.9％，平均粒度为20μm；SiC粉末的纯度为99.9％，平均粒度为0.6μm；

按照化学配比称量粉末后装入不锈钢球磨罐，球磨介质为不锈钢磨球，球料比为5:1；采用行星式球磨机以150r/min的转速干混4h，球磨结束后装入石墨模具，抽真空至真空度＜1×10

实施例2

高熵合金通式为Fe

Fe、Ni、Co、Cr粉末的纯度为99.9％，平均粒度为20μm；SiC粉末的纯度为99.9％，平均粒度为0.6μm。

按照化学配比称量粉末后装入不锈钢球磨罐，球磨介质为不锈钢磨球，球料比为5:1，采用行星式球磨机以150r/min的转速干混4h，球磨结束后装入石墨模具，抽真空至真空度＜1×10

对比例1

高熵合金通式为Fe

Fe、Ni、Co、Cr粉末的纯度为99.9％，平均粒度为20μm；

按照化学配比称量粉末后装入不锈钢球磨罐，球磨介质为不锈钢磨球，球料比为5:1；采用行星式球磨机以150r/min的转速干混4h，球磨结束后装入石墨模具，抽真空至真空度＜1×10

表征及性能测试

图1为实施例1制备的Fe

图2为实施例1制备的Fe

图3为实施例1制备的Fe

图4为实施例1制备的加入SiC后的Fe

图5为实施例2制备的加入SiC后的Fe

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。