高熵合金梯度应力改性技术

摘要

本发明涉及一种专门针对高熵合金材料特征的损伤控制与精细组织调控的梯度应力塑性改性方法。本发明的目的是要解决高熵合金铸态组织以粗大枝晶为主，其综合力学性能较差的问题。制备方法主要包括：准备高熵合金铸锭，均匀化热处理，仿真模拟，包套锻造，得到高熵合金的锭坯。本发明对高熵合金铸锭进行处理的时候主要是采用预设的变截面包套，有效控制过程中高熵合金材料内部的应力状态，形成结合变形特征的梯度三向压缩应力。本发明最终能有效抑制晶格畸变诱发的微裂纹的萌生与扩展，细化晶粒，提高综合力学性能，实现高熵合金的有效改性。

主权项

一种通过高温梯度应力改性技术制备组织均匀的高性能高熵合金材料的方法，具体按以下步骤完成：(1)针对服役环境的要求，准备所需要的高熵合金铸锭。(2)均匀化热处理：将步骤(1)选取的高熵合金的铸锭进行均匀化热处理，均匀化热处理的温度为1000℃‑1100℃，然后按照铸锭厚度0.8‑1min/mm进行保温处理，均匀化热处理的保温时间主要选取为12h‑100h，然后随炉冷却，得到内部组织成分均匀化的高熵合金铸锭。(3)变形过程模拟仿真：通过模拟软件对变形过程进行计算机仿真，获得变形过程锭坯不同部位的应力特征与规律，尤其是三向压缩应力的分布规律与损伤分布。(4)包套设计：根据步骤(3)中的模拟仿真结果，选择包套材料(主要为常规碳钢或不锈钢)并设计变截面包套结构。在此基础上通过模拟仿真优化包套不同位置的截面结构与尺寸，直至成形过程具有较为均匀的三向压应力场。(5)包套加工：根据步骤(4)中得到的变截面包套结构尺寸，通过车床以及加工中心，加工在变形过程中能形成三向压缩应力的变截面包套，包套高径比介于1:1至1.5:1之间。(6)高温梯度应力改性：将步骤(2)中均匀化热处理得到高熵合金AlCoCrFeNiTi_0.5放到步骤(5)中加工的得到的变截面包套内，得到包含高熵合金AlCoCrFeNiTi_0.5预加工坯料的锭坯。将锭坯加热至高温改性加工温度，进行镦拔改性。先镦后拔，多火次加工，完成后冷却至室温，采用机械加工将包套剥离，得到组织均匀力学性能优良的高熵合金材料。