一种多主元合金

摘要

一种多主元合金涉及一种新型多组元金属材料，更具体地说，是涉及一种性能优异的多主元合金。本发明提供了一种多主元合金。合金中采用碱金属Be元素固溶于合金之中，通过固溶强化作用促进和改善合金的机械性能。其组成按摩尔比计为，Al:0.5~1.3，Co：0.75~1.3，Cr：0.5~1.4，Fe：0.9~1.2，Ni：0.8~1.2，Be：0~4。其具有简单的体心立方固溶体组织结构，Be元素固溶于合金基体之中，通过固溶强化作用改善合金的力学性能，表现出优异的综合力学性能，具有较高的强度和较大的塑性应变，展现出良好的应用前景。

权利要求

1.一种多主元合金，其特征在于，其组成按摩尔比计为，Al：0.5～1.3，Co：0.75～

1.3，Cr：0.5～1.4，Fe：0.9～1.2，Ni：0.8～1.2，Be：0.1～4。

2.根据权利要求1所述的多主元合金，其特征在于，其组成按摩尔比计为，Al：Co：Cr：Fe：Ni：Be＝1：1：1：1：1。

3.根据权利要求1所述的多主元合金，其特征在于，其结构主要为体心立方。

4.根据权利要求1所述的多主元合金，其特征在于，所述合金的压缩屈服强度：

1260-2480MPa，压缩断裂强度：2300-2800MPa，压缩总应变量：3-28％。

5.根据权利要求2所述的多主元合金，其特征在于，所述合金的压缩屈服强度：

2300MPa，压缩断裂强度：2800MPa，压缩塑性应变：7％。

说明书

一种多主元合金

技术领域

[0001] 本发明涉及一种新型多组元金属材料，更具体地说，是涉及一种性能优异的多主元合金。

背景技术

[0002] 多主元合金相较于传统的金属及其合金，表现出更高的硬度、优异的耐磨和耐腐蚀性能。组成多主元合金的主要组元多元化，主要组元达到5种或者以上，使得合金的成分具有了更多的调节空间，进而导致不同性能以满足不同使役环境对材料的要求。因而，多主元合金的研究，必将丰富材料科学领域的研究，并拓宽该类材料的应用领域。

[0003] 迄今，针对多主元合金，研究者们研究了合金化元素或者热处理等工艺对于合金组织结构、相组成、机械性能、摩擦磨损和腐蚀性能的影响；多主元合金的组织结构形成及演化机理；积极探索多主元合金的应用领域。研究者们研究的多主元合金的组成元素主要包括Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu和Zr等主族和过渡族元素。

发明内容

[0004] 本发明就是针对上述问题，提供了一种高性能的具有简单固溶体组织结构的多主元合金。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，合金中采用碱金属Be元素固溶于合金之中，通过固溶强化作用促进和改善合金的机械性能。

[0006] 合金的组成按摩尔比计为，Al :0.5~1.3，Co：0.75~1.3， Cr：0.5~1.4，Fe：0.9~1.2，Ni：0.8~1.2，Be：0~4。

[0007] 合金结构主要为体心立方。

[0008] 所述合金的压缩屈服强度1260-2480 MPa，压缩断裂强度2300-2800 MPa，压缩总应变量3-28 %。

[0009] 当合金组成按摩尔比计为，Al ：Co：Cr：Fe：Ni：Be=1:1:1:1:1。.合金的压缩屈服强度：2300 MPa，压缩断裂强度：2800 MPa，压缩塑性应变：7 %。

[0010] 本发明的有益效果：

[0011] 1、本发明Al-Co-Cr-Fe-Ni-Be多主元合金具有简单的体心立方固溶体组织结构，Be元素固溶于合金基体之中，通过固溶强化作用改善合金的力学性能，表现出优异的综合力学性能，具有较高的强度和较大的塑性应变，展现出良好的应用前景。

[0012] 2、本发明具有简单固溶体组织结构的多主元合金通过常规的铜模浇铸即可被成功获得，无需后续处理，因而制备工艺简单。

附图说明

[0013] 图1为AlCoCrFeNiBex (x=0、0.1、0.2、0.5、1.0和1.5)合金的XRD曲线。由图1可见，合金的组织结构主要为bcc固溶体结构，随着Be含量的增加，逐渐析出了一些未知的晶态相。

[0014] 图2为AlCoCrFeNiBex合金：(a) 0、(b) 0.1、(c) 0.2、(d) 0.5、(e) 1.0和(f)1.5的背散射照片。由图可见，当Be含量小于等于0.2%的时候，组织为单一均匀的固溶体结构。随着Be含量的进一步提高，一种白色相在晶界上富集并开始长大，组织结构变得复杂。

[0015] 图3为AlCoCrFeNiBex合金的TEM照片：(a) 0.1、(b) 0.5和(c) 1.5。TEM照片表明，当Be含量为0.1%时，合金的组织呈现为网格状结构。当Be含量为0.5%时候，合金的组织结构没有太大的改变，但是网格之间的间距增大。Be含量为1.5%的时候，合金的组织发生较大的改变，一些粗大的圆形和条状的白色晶体析出，而周围基体则析出十分细小的纳米晶体。

[0016] 图4为AlCoCrFeNiBex (x=0、0.1、0.2、0.5、1.0和1.5)合金的压缩应力-应变曲线。由图4可见，随着Be含量的升高，合金的压缩屈服和断裂强度逐渐升高，而压缩塑性变形量逐渐减小。

具体实施方式

[0017] 实施例1

[0018] 选择的多主元合金为AlCoCrFeNiBe0.1（角标为摩尔比）。

[0019] 本发明AlCoCrFeNiBe0.1母合金的冶炼方法为常规技术，本实施例母合金冶炼具体工艺参数与工艺过程如下：

[0020] 本实施例所用的原材料分别为Al、Co、Cr、Fe、Ni、Be高纯金属(纯度不低于99 -3 -4wt.%)；母合金锭采用电弧熔炼，首先将工作腔抽真空至10 ～10 Pa，然后再通入高纯氩气(纯度为99.99 wt.%)进行熔炼；熔炼合金之前，首先将电弧炉中的纯Ti金属锭熔化，通过氧化反应形成氧化钛以进一步降低工作腔内氧的分压；为保证合金铸锭的成分尽可能均匀，每个合金铸锭均需要反复熔炼3～5次；将合金铸锭压碎成小块，将5g小块合金放入底-3 -4
部带有小孔（直径1～1.5 mm ）的石英管内后，将工作腔抽真空至10 ～10 Pa，再进行感应熔炼，采用铜模浇铸的方法来制备，用高纯氩气将石英管内的合金熔体喷入正下方的铜模，进行铜模浇铸，获得直径为5 mm棒状样品。

[0021] 由图1-4可知，本实施例合金的晶体结构为简单的bcc单一固溶体结构。压缩屈服强度达到1354 MPa，压缩断裂强度达到2400 MPa，总应变达到24 %。

[0022] 实施例2

[0023] 与实施例1不同之处在于：

[0024] 选择的多主元合金为AlCoCrFeNiBe0.5（角标为摩尔比）。本实施例合金压缩屈服强度达到1900 MPa，压缩断裂强度达到2490 MPa，总应变达到12 %。

[0025] 实施例3

[0026] 与实施例1不同之处在于：

[0027] 选择的多主元合金为AlCoCrFeNiBe1.0（角标为摩尔比）。在本实施例合金压缩屈服强度达到2300 MPa，压缩断裂强度达到2800 MPa，总应变达到7 %。

[0028] 实施例4

[0029] 与实施例1不同之处在于：

[0030] 选择的多主元合金为AlCoCrFeNiBe1.5（角标为摩尔比）。在本实施例合金压缩屈服强度达到2500 MPa，压缩断裂强度达到2750 MPa，总应变达到4 %。