本发明涉及一种铸态下laves相析出强化的双相难熔高熵合金及其制备方法。
背景技术：
1、高熵合金是一类由多种金属元素组成的新型合金材料，具有优异的力学性能、耐腐蚀性和高温稳定性。近年来，高熵合金由于其复杂的化学组成和独特的微观结构，成为材料科学领域的研究热点。然而，传统高熵合金在应用中面临一些挑战，特别是在提高其强度和高温性能方面仍需进一步探索和优化。难熔金属如钨(w)、钼(mo)、钽(ta)和铌(nb)具有极高的熔点和优异的力学性能，结合这些难熔金属与高熵合金可以开发出性能更加优越的新材料。
2、laves相是一种常见的金属间化合物，相比基体材料具有更高的硬度和热稳定性，在合金材料中引入laves相可以显著增强材料的强度和抗蠕变性能。然而，在铸态高熵合金中，laves相的析出和分布需要精确控制，以避免其导致材料的脆性增加和性能劣化。目前，大多数研究集中在传统高熵合金的成分设计和基础性能评估上，针对铸态下laves相析出强化难熔高熵合金的研究仍较为有限，亟需开发有效的制备方法以实现laves相的析出，实现第二相析出，从而提升材料的整体性能。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决难熔高熵合金中laves相析出容易导致材料的脆性增加和性能劣化的问题，提供了一种铸态下laves相析出强化的双相难熔高熵合金及其制备方法，通过精确控制合金成分和优化熔炼及冷却工艺，成功实现laves相的析出，在提高强度的同时，保证塑性的适配。
2、本发明一种铸态下laves相析出强化的双相难熔高熵合金按原子百分比由27.78％～32.25％的ti、13.89％～16.13％的zr、13.89％～16.13％的nb、13.89％～16.13％的hf、13.89％～16.13％的v和3.23％～16.66％的al元素组成，各组分原子百分比之和为100％。
3、一种铸态下laves相析出强化的双相难熔高熵合金的制备方法，按以下步骤进行：
4、一、按照所述原子百分比称取原材料；
5、二、对原材料和钛块进行预处理，然后将原材料按从下至上为nb、hf、v、zr、ti、al的顺序加入到熔炼炉的坩埚中，然后在熔炼炉的另一个坩埚中加入50-70g的钛块，再将熔炼炉抽真空后充入氩气进行保护熔炼，先熔炼钛块，再熔炼原材料，冷却后，得到纽扣锭样品；
6、三、将合金锭反复熔炼为7-10次，冷却得到铸态下laves相析出强化双相难熔高熵合金。
7、本发明具有以下增益效果：
8、一、本发明提供一种新型的laves相析出强化的难熔高熵合金。本发明中选择的ti、zr、nb、hf、v、al元素及其相对含量是因为这六种元素之间可以形成bcc相和laves相双相难熔高熵合金。本发明中al的原子半径为135pm，低于ti、zr、nb、hf的原子半径。al元素的添加能够增加晶格畸变程度，使得合金的固溶强化和细晶强化效果更加显著，以提升合金的综合力学性能。此外，al元素与ti、zr、nb、hf、v元素之间的混合焓均为负值，易于其他元素结合形成化合物，实现第二相强化。
9、二、本发明首先选用ti含量较高的基体成分ti33.32zr16.67nb16.67hf16.67v16.67，该基体具有优异的压缩应变率，但压缩屈服强度较低。因此本次发明通过改变al元素的添加量，发挥al元素的最佳强化效果。当添加16.66at.％的al元素时，可以使合金的室温压缩强度从1008mpa提高到1789.94mpa，比原来提高了1.78倍，并能够保持10.9％的压缩应变率。
10、三、本发明方法制备的合金在水冷铜坩埚中熔化凝固，成本低廉，工艺简单容易实现，不需要后续的热处理与热变形优化，制备周期短，凝固后所得的组织均匀，且具有单一的固溶体组织。
11、本发明力求在提高强度的同时，保证塑性的适配，提出了一种兼具强度和塑性的laves相析出强化的tiazrbnbchfdvealf难熔高熵合金的调控方法。通过改变al元素的添加量，有利于提高力学性能，为继续探索难熔高熵合金体系提出了新的见解。
1.一种铸态下laves相析出强化的双相难熔高熵合金，其特征在于该合金按原子百分比由27.78％～32.25％的ti、13.89％～16.13％的zr、13.89％～16.13％的nb、13.89％～16.13％的hf、13.89％～16.13％的v和3.23％～16.66％的al元素组成，各组分原子百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种铸态下laves相析出强化的双相难熔高熵合金，其特征在于，该合金按原子百分比由32.25％ti、16.13％zr、16.13％nb、16.13％hf、16.13％v和3.23％al组成，表示为ti32.25zr16.13nb16.13hf16.13v16.13al3.23。
3.根据权利要求1所述的一种铸态下laves相析出强化的双相难熔高熵合金，其特征在于，该合金按原子百分比由31.25％ti、15.625％zr、15.625％nb、15.625％hf、15.625％v和6.25％al组成，表示为ti31.25zr15.625nb15.625hf15.625v15.625al6.25。
4.根据权利要求1所述的一种铸态下laves相析出强化的双相难熔高熵合金，其特征在于，该合金按原子百分比由30.3％ti、15.15％zr、15.15％nb、15.15％hf、15.15％v和9.1％al组成，表示为ti30.3zr15.15nb15.15hf15.15v15.15al9.1。
5.根据权利要求1所述的一种铸态下laves相析出强化的双相难熔高熵合金，其特征在于，该合金按原子百分比由29.41％ti、14.71％zr、14.71％nb、14.71％hf、14.71％v、11.75％al组成，表示为ti29.41zr14.71nb14.71hf14.71v14.71al11.75。
6.根据权利要求1所述的一种铸态下laves相析出强化的双相难熔高熵合金，其特征在于，该合金按原子百分比由28.57％的ti、14.28％的zr、14.28％的nb、14.28％的hf、14.28％的v和14.31％的al组成，表示为ti28.57zr14.28nb14.28hf14.28v14.28al14.31。
7.根据权利要求1所述的一种铸态下laves相析出强化的双相难熔高熵合金，其特征在于，该合金按原子百分比由27.78％ti、13.89％zr、13.89％nb、13.89％hf、13.89％v和16.66％al组成，表示为ti27.78zr13.89nb13.89hf13.89v13.89al16.66。
8.如权利要求1所述的一种铸态下laves相析出强化的双相难熔高熵合金的制备方法，其特征在于，该制备方法按以下步骤进行：
9.根据权利要求8所述的一种铸态下laves相析出强化的双相难熔高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤二中的预处理为打磨抛光、清洗然后干燥。
10.根据权利要求8所述的一种铸态下laves相析出强化的双相难熔高熵合金的制备方法，其特征在于，步骤二抽真空使炉内真空度为3×10-3pa，之后充入保护气体高纯氩气至0.05mpa，熔炼时的电流强度为300-600a。
