本發(fā)明屬于高熵合金強化改性技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高高熵合金強度的方法，特指將熱處理與塑性變形相結(jié)合以提高單相高熵合金強度的方法。

背景技術(shù)：

高熵合金是由n（n≥5）種金屬或與非金屬，以等摩爾比或非等摩爾比（各組元原子百分比不超過35%）經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而形成具有金屬特性的材料。因為合金中的金屬元素多，混亂度大，高熵效應(yīng)促進了元素間的混合，使得多種主元素傾向混亂排列而形成簡單的體心立方或面心立方晶體，甚至非晶體化，同時抑制了脆性的金屬間化合物的形成。因此此類合金具有高硬度、高抗壓強度以及優(yōu)越的耐磨性和耐蝕性，特性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)合金，有望大量實際應(yīng)用于制作高強度、耐高溫、耐腐蝕的刀具、模具，甚至有望代替昂貴金屬結(jié)構(gòu)件用于超高溫等極端條件下，具有極大的工業(yè)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

雖然高熵合金具有諸多優(yōu)良的性能，但大部分高熵合金的局限性在于其脆性較大，抗拉強度偏低，這就限制了高熵合金應(yīng)用于復(fù)雜受力條件下的結(jié)構(gòu)件。目前高熵合金的強化可以借鑒傳統(tǒng)金屬材料的強化方法，如固溶強化，時效強化，加工硬化以及熱處理等傳統(tǒng)方法。近階段研究可知，fcc結(jié)構(gòu)的高熵合金的塑性往往高于bcc結(jié)構(gòu)的高熵合金；而強度則往往低于bcc結(jié)構(gòu)的高熵合金，雙相高熵合金則由于本身的“枝晶”之間的簡單復(fù)合，而使得強度和塑性基本介于二者之間，同樣不能滿足強度塑形上的雙重要求。如果不考慮加工硬化，純粹利用微合金化法對單相fcc或bcc型高熵合金的強度提高程度有限。雖然塑性變形帶來的加工硬化確實可以明顯提高純固溶體相結(jié)構(gòu)的高熵合金，但正如加工硬化對傳統(tǒng)合金的影響一樣，這種強化手段使合金的塑性、韌性明顯下降，且強度、硬度保持穩(wěn)定的溫度范圍也受到了限制，這就限制了高熵合金在高溫結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的可能應(yīng)用。尋找一種在保證塑性的同時提高其強度的方法成為推動高熵合金應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)所需解決問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種熱處理結(jié)合塑性變形提高單相高熵合金強度的方法，在保證其塑性的同時提高高熵合金的強度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種熱處理結(jié)合塑性變形提高單相高熵合金強度的方法，將高熵合金進行熱處理和塑性變形，

所述熱處理為時效處理，將高熵合金試樣進行時效處理，時效溫度為200-950℃，保溫時間0.5-5h，然后取出后空冷；

所述塑性變形為軋制壓縮變形，其變形量為30%-80%。

進一步的，所述高熵合金是由鋁、鉻、銅、鐵、鎳元素組成的單相面心立方結(jié)構(gòu)。

進一步的，所述高熵合金是al0.5crcufeni2合金。

進一步的，時效處理時，將高熵合金試樣至于電阻爐內(nèi)進行時效處理。

進一步的，將高熵合金進行熱處理和塑性變形后去應(yīng)力退火，其中熱處理和塑性變形任何一個步驟在先均可。

進一步的，所述去應(yīng)力退火是將經(jīng)過熱處理和塑性變形后的高熵合金試樣加熱至180-220℃，保溫0.5-2.0h，消除殘余應(yīng)力。

進一步的，去除應(yīng)力退火中將經(jīng)過熱處理和塑性變形后的高熵合金試樣置于電阻爐中加熱至180-220℃，保溫0.5-2.0h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明提供的方法可使高熵合金在保證塑性的同時強度提高10%-95%，其綜合力學(xué)性能優(yōu)異，拓寬了高熵合金的應(yīng)用范圍；本發(fā)明操作簡便，可行性強，效果顯著。

附圖說明

圖1是al0.5crcufeni2鑄態(tài)高熵合金的xrd圖譜，其結(jié)構(gòu)為fcc；

圖2是al0.5crcufeni2鑄態(tài)高熵合金的金相顯微照片；

圖3是al0.5crcufeni2鑄態(tài)高熵合金經(jīng)600℃保溫2小時空冷處理后的金相顯微照片；

圖4是時效處理過的al0.5crcufeni2鑄態(tài)高熵合金經(jīng)60%軋制變形后的金相顯微組織照片；

圖5是al0.5crcufeni2鑄態(tài)高熵合金經(jīng)700℃保溫2小時空冷處理后的金相顯微照片；

圖6是al0.5crcufeni2鑄態(tài)高熵合金時效處理、時效處理與塑性變形結(jié)合處理后硬度隨處理溫度的變化曲線；

圖7是al0.5crcufeni2鑄態(tài)高熵合金不同程度塑性變形后硬度變化曲線；

圖8是al0.5crcufeni2鑄態(tài)高熵合金經(jīng)不同溫度時效處理前后室溫壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。

所述al0.5crcufeni2合金的制備采用電弧爐真空吸鑄的方法，將合金制作成直徑φ3mm的al0.5crcufeni2鑄態(tài)試樣。

對al0.5crcufeni2鑄態(tài)試樣進行x射線衍射分析成分及結(jié)構(gòu)，觀察試樣顯微組織形貌，圖1為al0.5crcufeni2鑄態(tài)試樣xrd圖譜，其結(jié)構(gòu)為fcc（面心立方結(jié)構(gòu)），圖2為鑄態(tài)試樣顯微組織照片。用顯微硬度計測量試樣顯微硬度為222.9hv。

實施例1

將al0.5crcufeni2鑄態(tài)試樣在電阻爐內(nèi)進行時效處理，時效溫度600℃，保溫時間2小時后空冷，其顯微組織形貌如圖3所示，然后對試樣進行軋制處理，變形量為60%，壓縮后的微觀組織形貌如圖4所示，測得其顯微硬度值為341.6hv，較處理前硬度提高了53.3%，效果顯著。

實施例2

將al0.5crcufeni2鑄態(tài)試樣在電阻爐內(nèi)進行時效處理，時效溫度750℃，保溫時間2.5小時后空冷，其顯微組織形貌如圖5所示，然后對試樣進行軋制處理，變形量為60%，測得其硬度值為403.8hv，較處理前硬度提高了81%。

實施例3

將al0.5crcufeni2鑄態(tài)試樣在200℃溫度下保溫5h，取出空冷，然后對其進行變形量80%的軋制壓縮處理，處理后可以視情況將試樣置于180℃下保溫2h進行去應(yīng)力退火處理，以減小殘余應(yīng)力，高熵合金在保證塑性的同時強度提高95%。

實施例4

將al0.5crcufeni2鑄態(tài)試樣在950℃溫度下保溫0.5h，取出空冷，然后對其進行變形量30%的軋制壓縮處理，處理后可以視情況將試樣置于220℃下保溫0.5h進行去應(yīng)力退火處理，以減小殘余應(yīng)力，高熵合金在保證塑性的同時強度提高10%。

實施例5

將al0.5crcufeni2鑄態(tài)試樣在950℃溫度下保溫0.5h，取出空冷，然后對其進行變形量60%的軋制壓縮處理，處理后可以視情況將試樣置于200℃下保溫1.0h進行去應(yīng)力退火處理，以減小殘余應(yīng)力，高熵合金在保證塑性的同時強度提高80%。

如圖6所示，將al0.5crcufeni2鑄態(tài)試樣分別不同溫度下進行時效處理，而后進行變形量為60%的壓縮變形，分別測得顯微硬度隨處理溫度的變化曲線，對比圖7可以看出僅采用塑性變形方法對強度的提高有限，本發(fā)明所述方法可以大幅度提高高熵合金的強度。

實施例6

將al0.5crcufeni2鑄態(tài)試樣在600℃溫度下保溫2.0h，取出空冷，然后對其進行變形量60%的軋制壓縮處理。

實施例7

將al0.5crcufeni2鑄態(tài)試樣在700℃溫度下保溫2h，取出空冷，然后對其進行變形量60%的軋制壓縮處理。

實施例8

將al0.5crcufeni2鑄態(tài)試樣在750℃溫度下保溫2h，取出空冷，然后對其進行變形量60%的軋制壓縮處理。

實施例9

將al0.5crcufeni2鑄態(tài)試樣在800℃溫度下保溫2h，取出空冷，然后對其進行變形量60%的軋制壓縮處理。

如圖8所示，不同溫度（600℃、700℃、750℃、800℃）時效處理后測得壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線，圖8壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線無屈服，呈上升態(tài)勢說明材料塑性優(yōu)異。

實施例10

將al0.5crcufeni2鑄態(tài)試樣進行變形量60%的軋制壓縮變形，而后保溫2h，取出后空冷，測得硬度為362.7hv，硬度提高了62.7%，同實施例1比較可知，該方法與熱處理和塑性變形的先后順序無關(guān)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。