低热膨胀系数N_aM_xAl_ySi_z高熵合金及制备方法

摘要

本发明涉及一种低热膨胀系的N_aM_xAl_ySi_z高熵合金及制备方法，合金的化学成分如下：75≤a≤100%,0≤x≤10%，0≤y≤10%，0≤z≤5%，N是Ta、Nb、Hf、Zr、Ti、Mo和W中的任意三种或三种以上，M是V，Mn，Fe，Co，Ni及Cr 中的任意一种或多种。本发明所涉及的合金相结构为：体心立方固溶体和金属间化合物。采用电弧熔炼的方法分三个阶段制备该合金。本发明所涉及的合金在室温到1000℃内具有低的热膨胀系数，且其变化率小于20%，在高温工业领域具有广阔的应用前景。

主权项

一种低热膨胀系数N_aM_xAl_ySi_z高熵合金的制备方法，其特征在于，该合金成分的原子百分比表达式为N_aM_xAl_ySi_z，其中，75≤a＜100 at%,0 ≤x ≤10 at %，0 ≤y≤10 at %，0 ≤z≤5at %，所述N为纯度为99%的钽Ta、铌Nb、铪Hf、锆Zr、钛Ti、钼Mo、钨W中的三种以上，所述M为99%的钒V、锰Mn、铁Fe、钴Co、镍Ni、铬Cr元素中的一种或多种，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：先设计合金成分的原子百分比表达式为N_aM_xAl_ySi_z，再将确定后原料的原子百分比换算成质量比分别称取各个原料；步骤2：将步骤1称取好的N范围内金属原料两种金属为一组加入真空电弧熔炼炉，置于坩埚中并与水平面呈20°‑40°的夹角，反复熔炼2次，得到两种金属的预合金锭，再将所有两种金属的预合金锭一起熔化，得到含N的预合金锭；步骤3：将步骤1称取好的M范围内金属原料与步骤2得到的含N的预合金锭一同放入真空熔炼炉，将熔化后形成的初始合金锭，置于坩埚中并与水平面呈20°‑40°的夹角反复熔炼3次，得到预合金锭；步骤4：将步骤1称取好的Si和Al和步骤3得到预合金锭一同放入真空熔炼炉，将熔化后形成的初始合金锭，置于坩埚中并与水平面呈20°‑40°的夹角反复熔炼5次，熔炼浇注成合金锭，该合金锭在室温到1000℃之间平均线膨胀系数不大于12×10^‑6/℃，且热膨胀系数变化率小于20%，该合金为金相结构主要为体心立方固溶体和少量金属间化合物。