CN114150205A - 一种具有高室温塑性的耐高温高熵合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种具有高室温塑性的耐高温高熵合金及其制备方法，该种高熵合金的成分为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b，其中a、b分别代表对应元素的摩尔比，0.15≤a≤0.3，0.4≤b≤0.8。将纯合金原料去除氧化皮和清洗，按照合金成分及摩尔比精确称量配比，再将称量好的原料置于非自耗真空电弧炉进行熔炼，最后翻转合金锭重复熔炼6次以上，得到FCC固溶体和少量Laves相组成的高熵合金。本发明制备的高熵合金密度低，具有高的室温塑性，同时兼具良好的强度和高温塑性，未来可在航空航天、能源和船舶等领域作为更高服役温度的耐高温材料而广泛应用。

Description

一种具有高室温塑性的耐高温高熵合金及其制备方法

技术领域

本发明是一种具有高室温塑性的耐高温高熵合金及其制备方法，属于金属材料领域。

背景技术

随着航空航天、能源和船舶等领域关键热端部件服役温度的不断提高，对高温材料承温能力的要求也越来越高。目前镍基高温合金是主要选材，然而其很难在合金设计和制造技术上有更大的突破，很难满足越来越严苛更高服役温度下的高温应用需求。

高熵合金是一种颠覆性的新型合金体系，各主元以等原子比或近等原子比混合。与传统合金相比，高熵合金更倾向于形成稳定的简单固溶体相，且具有优异的综合性能，如优异的高温强度和热稳定性，抗高温氧化和高耐腐蚀性等。因此，高熵合金具有广阔的应用前景。

目前，难熔高熵合金具有极高的熔点及优异的高温性能，在高温领域具有很大的优势。然而，同时满足耐高温合金密度和强度等要求的难熔高熵合金，如HfMoTaTiZr、CrHfNbTiZr、Al_0.4Hf_0.6NbTaTiZr和AlNbTiZrMo_0.5Ta_0.5合金，普遍存在室温塑性低的技术难题，无法满足耐高温合金室温拉伸塑性大于15％的性能要求。

虽然中国专利CN110777273A中提到采用液态置氢方法提高TiZrNbHf0.5Mo0.5高熵合金的室温塑性，但该方法并不全部适用于其它的难熔高熵合金，并且置氢后合金强度达不到性能指标要求。而且，难熔高熵合金属于典型的BCC(体心立方)结构合金，与FCC(面心立方)结构合金相比，其位错宽度较小，派-纳力较高，再加之位错核心复杂等原因，导致BCC结构合金塑性变形能力较差。因此，难熔高熵合金的材料结构特征和塑性加工现状，一定程度上影响了其作为更高服役温度下耐高温替代材料的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有高服役温度用候选材料难熔高熵合金室温塑性低的不足，提供一种具有高室温塑性的耐高温高熵合金及其制备方法，其目的是提供一种第二相析出强化的FCC结构的耐高温高熵合金材料，有效提升耐高温高熵合金的室温变形能力，同时保证合金获得良好的强度和高温塑性，以满足更高服役温度下的性能要求。

为实现上述目的，发明技术方案的内容如下：

本发明技术方案提出的具有高室温塑性的耐高温高熵合金材料成分的摩尔比表达式为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b，其中0.15≤a≤0.3，0.4≤b≤0.8。

在实施时，所述高熵合金材料成分的摩尔比表达式为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b，a＝0.25，b＝0.5。

在实施时，所述高熵合金材料成分的摩尔比表达式为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b，a＝0.2，b＝0.7。

在实施时，所述高熵合金材料成分的摩尔比表达式为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b，a＝0.3，b＝0.4。

本发明的高熵合金材料成分能够使Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b高熵合金具有FCC结构，与BCC结构相比，从根本上保证了高熵合金具有良好的室温和高温塑性。Nb和Mo元素的原子半径较大，具有很强的晶格畸变作用，在高熵合金成分设计中加入了Nb和Mo元素，可有效增强高熵合金的固溶强化效果。而且，Nb元素与Cr元素结合力强，再通过Nb含量的调整，形成10％～30％含量的块状弥散不连续分布的Laves强化第二相。该Laves相能有效阻碍位错运动，起到进一步提高合金室温和高温强度的作用，同时该相的分布状态和含量，使得位错运动受阻时仍能向合金固溶体传递和扩展，对合金变形协调性的影响较小，可保证合金具有良好的室温塑性。

另外，Nb与Cr、Fe结合能力强，可形成Laves相，在高熵合金中起到第二相强化作用。但是前期研究过程中，发现本发明高熵合金体系中Nb含量在0.15～0.3时，Laves相含量控制在10％～30％，此时Laves相呈块状弥散分布状态，可保证合金具有良好室温和高温塑性的同时，还具有很高的强度；而当Nb含量大于0.3时，Laves相含量大于30％，这时Laves相容易聚集成片状，与基体的变形协调性变差，导致合金室温塑性低于8％；Nb含量小于0.15时，Laves相含量小于10％时，对位错阻碍的能力变差，导致合金的强度不足。

Mo元素有效增强合金的固溶强化效果，从而提高合金的室温和高温强度。前期研究表明，Mo元素含量低于0.4时，Mo元素的晶格畸变强化作用不明显，使得合金的室温和高温强度不足，Mo元素含量高于0.8时，Mo元素的晶格畸变强化作用过大，破坏了高熵合金基体室温下的连续变形能力，导致合金的室温塑性降低至10％以下，因此，本发明确定了Mo元素含量为0.4～0.8。

因此，本发明的高熵合金成分设计，能够保证合金在具有良好室温和高温塑性的同时，还具有很高的强度，以满足更高服役温度的用耐高温高熵合金材料的性能要求。

本发明技术方案提出的制备上述具有高室温塑性的耐高温高熵合金材料的方法的步骤如下：

步骤一、选择冶金原料Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo，用机械方法去除原材料表面的氧化皮，露出光亮的金属表面，备用；

步骤二、将步骤一处理过的Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo金属原料按照高熵合金表达式Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b换算成质量百分数进行配比，称料，将称量好的金属原料在超声清洗仪中清洗；

步骤三、将处理好的金属原料，按照熔点由高至低放入到非自耗真空熔炼炉铜坩埚中，关闭炉门，打开冷却水；

步骤四、对样品室进行抽真空，当腔体真空度为2.5×10^-3Pa时，停止抽真空，通入高纯氩气作为保护气体，使炉内压强达到0.05Pa；

步骤五、熔炼时，首先将熔炼池中的纯钛粒熔炼一遍，吸收样品室内的残留气体；然后对坩埚内的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b合金进行熔炼，合金保持液态的时间为4～8分钟，待合金快冷却后将其翻转，如此重复6次以上，合金熔炼完毕后冷却后获得该种具有高室温塑性的耐高温高熵合金。

在实施时，所采用的Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb、Mo金属材料的纯度不低于99.5％wt％的固态纯原料。

在实施时，在进行步骤四时，将其操作重复2～3次以清洗真空室。

在实施时，步骤五中所述的翻转次数为6次。

本发明技术方案提供的该种高熵合金材料的制备方法采用真空非自耗电弧熔炼法制备合金铸锭，通过多次重复熔炼，可保证铸锭组织均匀。

本发明技术方案提供的具有高室温塑性的耐高温高熵合金材料具有FCC晶粒结构，能够使其具有高的室温和高温塑性，同时FCC基体中析出Laves强化相，保证其获得良好的强度，满足其在航空航天、能源和船舶等领域耐高温材料或结构件方面的应用需求，其特点及有益效果的说明如下：

一、通过本发明方法制备的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b高熵合金，其结构为FCC结构，从合金晶体结构上就保证了本发明所制备的高熵合金具有更高的塑性性能；

二、为满足更高服役温度高强度的性能要求，通过添加具有高晶格畸变作用的Nb和Mo元素，增强高熵合金的固溶强化效果；

三、通过析出块状弥散不连续分布的Laves相，在保证合金具有良好室温塑性的同时，进一步提高合金的室温和高温强度；

四、与难熔高熵合金(如HfMoTaTiZr、AlMo_0.5NbTa_0.5TiZr等合金体系)相比，本发明成本较低，同时合金熔点较低，冶炼工艺相对简单，易于实现工业化。

附图说明

图1为本发明实施例1中Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.25Mo_0.5高熵合金的X射线衍射图；

图2为本发明实施例2中Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.2Mo_0.7高熵合金的X射线衍射图；

图3为本发明实施例3中Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.3Mo_0.4高熵合金的铸态微观组织；

图4为本发明实施例4中Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.15Mo_0.8高熵合金的铸态微观组织；

图5为本发明实施例5中Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.18Mo_0.6高熵合金的铸态微观组织；

图6为本发明实施例6中Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.28Mo_0.55高熵合金的铸态微观组织。

具体实施方式

实施例一

本实施例所述的具有高室温塑性的耐高温高熵合金材料包括的金属元素及摩尔百分比为：Ni 34.39％；Co 23.02％；Cr 10.91％；Fe 10.16％；Al 5.27％；Ti2.34％；Nb4.54％；Mo 9.37％，该高熵合金的摩尔比表达式为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.25Mo_0.5。

所述Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo均为纯度不低于99.5％wt％的固态纯原料。

所述Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.25Mo_0.5高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、选择冶金原料Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo，用机械方法去除原材料表面的氧化皮，露出光亮的金属表面，并使用无水乙醇超声波清洗Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo原料，取出烘干后备用；

步骤二、按照合金表达式Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.25Mo_0.5中各元素的摩尔比，分别称量步骤一得到的1719.69g的Ni、1151.15g的Co、545.49g的Fe、507.89g的Cr、263.52g的Al、116.89g的Ti、226.86g的Nb以及468.53g的Mo金属原料；

步骤三、将称量好的原料，按照熔点的高低放入到非自耗真空熔炼炉铜坩埚中；关闭炉门，打开冷却水，对样品室进行抽真空；当腔体真空度为2.5×10^-3Pa时，停止抽真空，通入高纯氩气作为保护气体；当炉内压强达到0.05Pa，该步骤重复2次以清洗真空室；

步骤四、熔炼时，首先将熔炼池中的纯钛粒熔炼一遍，吸收样品室内的残留气体；然后对坩埚内的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.25Mo_0.5合金进行熔炼，合金保持液态的时间为4分钟，带合金快冷却后将其翻转，如此重复10次，合金熔炼完毕后冷却获得本发明合金材料。

本实施例所得的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.25Mo_0.5高熵合金，由FCC和Laves相组成，其X射线衍射图如图1所示。该合金密度为7.91g/cm³，室温屈服强度为802.7MPa，抗拉强度为2365.2MPa，延伸率为21.59％；850℃屈服强度为750.6MPa，抗拉强度为1558.2MPa，延伸率为38.82％；950℃屈服强度为724.6MPa，抗拉强度为985.6MPa，延伸率为52.54％。该合金具有良好的室温和高温性能，尤其是具有很高的室温塑性。

实施例二

本实施例所述的具有高室温塑性的耐高温高熵合金材料包括的金属元素及摩尔百分比为：Ni 33.44％；Co 22.39％；Cr 10.61％；Fe 9.88％；Al 5.12％；Ti 2.27％；Nb3.53％；Mo 12.76％。该高熵合金的摩尔比表达式为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.2Mo_0.7。

所述Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo均为纯度不低于99.5％wt％的固态纯原料。

所述Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.2Mo_0.7高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、选择冶金原料Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo，用机械方法去除原材料表面的氧化皮，露出光亮的金属表面，并使用无水乙醇超声波清洗Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo原料，取出烘干后备用；

步骤二、按照合金表达式Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.2Mo_0.7中各元素的摩尔比，分别称量步骤一得到的1672.18g的Ni、1119.35g的Co、530.42g的Fe、493.86g的Cr、256.24g的Al、113.66g的Ti、176.48g的Nb以及637.82g的Mo金属原料；

步骤三、将称量好的原料，按照熔点的高低放入到非自耗真空熔炼炉铜坩埚中；关闭炉门，打开冷却水，对样品室进行抽真空；当腔体真空度为2.5×10^-3Pa时，停止抽真空，通入高纯氩气作为保护气体；当炉内压强达到0.05Pa，该步骤重复2次以清洗真空室；

步骤四、熔炼时，首先将熔炼池中的纯钛粒熔炼一遍，吸收样品室内的残留气体；然后对坩埚内的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.2Mo_0.7合金进行熔炼，合金保持液态的时间为6分钟，带合金快冷却后将其翻转，如此重复8次，合金熔炼完毕后冷却获得本发明合金材料。

本实施例所得的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.2Mo_0.7高熵合金，由FCC和Laves相组成，其X射线衍射图如图2所示。该合金密度为7.97g/cm³，室温屈服强度为813.7MPa，抗拉强度为2453.8MPa，延伸率为22.85％；850℃屈服强度为759.3MPa，抗拉强度为1624.5MPa，延伸率为31.67％；950℃屈服强度为718.6MPa，抗拉强度为991.5MPa，延伸率为53.39％。该合金具有良好的室温和高温性能，尤其是具有很高的室温塑性。

实施例三

本实施例所述的具有高室温塑性的耐高温高熵合金材料包括的金属元素及摩尔百分比为：Ni 34.73％；Co 23.25％；Cr 11.02％；Fe 10.27％；Al 5.32％；Ti 2.36％；Nb5.50％；Mo 7.57％。该高熵合金的摩尔比表达式为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.3Mo_0.4。

所述Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo均为纯度不低于99.5％wt％的固态纯原料。

所述Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.3Mo_0.4高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、选择冶金原料Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo，用机械方法去除原材料表面的氧化皮，露出光亮的金属表面，并使用无水乙醇超声波清洗Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo原料，取出烘干后备用；

步骤二、按照合金表达式Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.3Mo_0.4中各元素的摩尔比，分别称量步骤一得到的1736.47g的Ni、1162.38g的Co、550.81g的Fe、512.84g的Cr、266.09g的Al、118.03g的Ti、274.89g的Nb以及378.48g的Mo金属原料；

步骤三、将称量好的原料，按照熔点的高低放入到非自耗真空熔炼炉铜坩埚中；关闭炉门，打开冷却水，对样品室进行抽真空；当腔体真空度为2.5×10^-3Pa时，停止抽真空，通入高纯氩气作为保护气体；当炉内压强达到0.05Pa，该步骤重复3次以清洗真空室；

步骤四、熔炼时，首先将熔炼池中的纯钛粒熔炼一遍，吸收样品室内的残留气体；然后对坩埚内的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.3Mo_0.4合金进行熔炼，合金保持液态的时间为5分钟，带合金快冷却后将其翻转，如此重复9次，合金熔炼完毕后冷却获得本发明合金材料。

本实施例所得的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.3Mo_0.4高熵合金，由FCC和Laves相组成，其显微组织如图3所示。该合金密度为7.87g/cm³，室温屈服强度为796.8MPa，抗拉强度为2402.3MPa，延伸率为23.72％；850℃屈服强度为762.6MPa，抗拉强度为1673.1MPa，延伸率为33.96％；950℃屈服强度为721.7MPa，抗拉强度为1001.9MPa，延伸率为50.19％。该合金具有良好的室温和高温性能，尤其是具有很高的室温塑性，。

实施例四

本实施例所述的具有高室温塑性的耐高温高熵合金材料包括的金属元素及摩尔百分比为：Ni 33.13％；Co 22.18％；Cr 10.51％；Fe 9.79％；Al 5.08％；Ti 2.25％；Nb2.62％；Mo 14.44％。该高熵合金的摩尔比表达式为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.15Mo_0.8。

所述Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo均为纯度不低于99.5％wt％的固态纯原料。

所述Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.15Mo_0.8高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、选择冶金原料Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo，用机械方法去除原材料表面的氧化皮，露出光亮的金属表面，并使用无水乙醇超声波清洗Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo原料，取出烘干后备用；

步骤二、按照合金表达式Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.3Mo_0.4中各元素的摩尔比，分别称量步骤一得到的1656.61g的Ni、1108.92g的Co、525.48g的Fe、489.26g的Cr、253.85g的Al、112.60g的Ti、131.13g的Nb以及722.15g的Mo金属原料；

步骤三、将称量好的原料，按照熔点的高低放入到非自耗真空熔炼炉铜坩埚中；关闭炉门，打开冷却水，对样品室进行抽真空；当腔体真空度为2.5×10^-3Pa时，停止抽真空，通入高纯氩气作为保护气体；当炉内压强达到0.05Pa，该步骤重复3次以清洗真空室；

步骤四、熔炼时，首先将熔炼池中的纯钛粒熔炼一遍，吸收样品室内的残留气体；然后对坩埚内的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.15Mo_0.8合金进行熔炼，合金保持液态的时间为6分钟，带合金快冷却后将其翻转，如此重复7次，合金熔炼完毕后冷却获得本发明合金材料。

本实施例所得的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.15Mo_0.8高熵合金，由FCC和Laves相组成，其显微组织如图4所示。该合金密度为7.99g/cm³，室温屈服强度为792.4MPa，抗拉强度为2469.5MPa，延伸率为20.02％；850℃屈服强度为749.1MPa，抗拉强度为1653.6MPa，延伸率为39.06％；950℃屈服强度为716.4MPa，抗拉强度为998.1MPa，延伸率为54.71％。该合金具有良好的室温和高温性能，尤其是具有很高的室温塑性。

实施例五

本实施例所述的具有高室温塑性的耐高温高熵合金材料包括的金属元素及摩尔百分比为：Ni 34.19％；Co 22.88％；Cr 10.84％；Fe 10.10％；Al 5.24％；Ti 2.32％；Nb3.25％；Mo 11.18％。该高熵合金的摩尔比表达式为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.18Mo_0.6。

所述Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo均为纯度不低于99.5％wt％的固态纯原料。

所述Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.18Mo_0.6高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、选择冶金原料Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo，用机械方法去除原材料表面的氧化皮，露出光亮的金属表面，并使用无水乙醇超声波清洗Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo原料，取出烘干后备用；

步骤二、按照合金表达式Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.18Mo_0.6中各元素的摩尔比，分别称量步骤一得到的1709.37g的Ni、1144.24g的Co、542.22g的Fe、504.84g的Cr、261.93g的Al、116.19g的Ti、162.36g的Nb以及558.86g的Mo金属原料；

步骤三、将称量好的原料，按照熔点的高低放入到非自耗真空熔炼炉铜坩埚中；关闭炉门，打开冷却水，对样品室进行抽真空；当腔体真空度为2.5×10^-3Pa时，停止抽真空，通入高纯氩气作为保护气体；当炉内压强达到0.05Pa，该步骤重复3次以清洗真空室；

步骤四、熔炼时，首先将熔炼池中的纯钛粒熔炼一遍，吸收样品室内的残留气体；然后对坩埚内的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.18Mo_0.6合金进行熔炼，合金保持液态的时间为5分钟，带合金快冷却后将其翻转，如此重复8次，合金熔炼完毕后冷却获得本发明合金材料。

本实施例所得的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.18Mo_0.6高熵合金，由FCC和Laves相组成，其显微组织如图5所示。该合金密度为7.93g/cm³，室温屈服强度为806.9MPa，抗拉强度为2472.3MPa，延伸率为24.04％；850℃屈服强度为768.6MPa，抗拉强度为1583.6MPa，延伸率为32.56％；950℃屈服强度为728.6MPa，抗拉强度为989.9MPa，延伸率为55.14％。该合金具有良好的室温和高温性能，尤其是具有很高的室温塑性。

实施例六

本实施例所述的具有高室温塑性的耐高温高熵合金材料包括的金属元素及摩尔百分比为：Ni 33.89％；Co 22.69％；Cr 10.75％；Fe 10.01％；Al 5.19％；Ti 2.30％；Nb5.01％；Mo 10.16％。该高熵合金的摩尔比表达式为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.28Mo_0.55。

所述Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo均为纯度不低于99.5％wt％的固态纯原料。

所述Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.28Mo_0.55高熵合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、选择冶金原料Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo，用机械方法去除原材料表面的氧化皮，露出光亮的金属表面，并使用无水乙醇超声波清洗Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo原料，取出烘干后备用；

步骤二、按照合金表达式Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.28Mo_0.55中各元素的摩尔比，分别称量步骤一得到的1694.58g的Ni、1134.34g的Co、537.53g的Fe、500.47g的Cr、259.67g的Al、115.18g的Ti、250.38g的Nb以及507.85g的Mo金属原料；

步骤三、将称量好的原料，按照熔点的高低放入到非自耗真空熔炼炉铜坩埚中；关闭炉门，打开冷却水，对样品室进行抽真空；当腔体真空度为2.5×10^-3Pa时，停止抽真空，通入高纯氩气作为保护气体；当炉内压强达到0.05Pa，该步骤重复3次以清洗真空室；

步骤四、熔炼时，首先将熔炼池中的纯钛粒熔炼一遍，吸收样品室内的残留气体；然后对坩埚内的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.28Mo_0.55合金进行熔炼，合金保持液态的时间为6分钟，带合金快冷却后将其翻转，如此重复9次，合金熔炼完毕后冷却获得本发明合金材料。

本实施例所得的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_0.28Mo_0.55高熵合金，由FCC和Laves相组成，其显微组织如图6所示。该合金密度为7.92g/cm³，室温屈服强度为798.1MPa，抗拉强度为2394.3MPa，延伸率为23.09％；850℃屈服强度为755.8MPa，抗拉强度为1612.4MPa，延伸率为34.13％；950℃屈服强度为722.9MPa，抗拉强度为996.2MPa，延伸率为51.52％。该合金具有良好的室温和高温性能，尤其是具有很高的室温塑性。

本发明制备的高熵合金具有良好室温和高温塑性，还具有比现有用镍基高温合金更高的室温和高温强度，以及比现有用镍基高温合金更低的密度，为更高服役温度用耐高温材料设计与应用的可行性奠定了理论基础。

Claims (8)

1.一种具有高室温塑性的耐高温高熵合金，其特征在于：该高熵合金材料成分的摩尔比表达式为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b，其中0.15≤a≤0.3，0.4≤b≤0.8。

2.根据权利要求1所述的具有高室温塑性的耐高温高熵合金，其特征在于：所述高熵合金材料成分的摩尔比表达式为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b，a＝0.25，b＝0.5。

3.根据权利要求1所述的具有高室温塑性的耐高温高熵合金，其特征在于：所述高熵合金材料成分的摩尔比表达式为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b，a＝0.2，b＝0.7。

4.根据权利要求1所述的具有高室温塑性的耐高温高熵合金，其特征在于：所述高熵合金材料成分的摩尔比表达式为Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b，a＝0.3，b＝0.4。

5.制备如权利要求1所述的具有高室温塑性的耐高温高熵合金材料的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

步骤一、选择冶金原料Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo，用机械方法去除原材料表面的氧化皮，露出光亮的金属表面，备用；

步骤二、将步骤一处理过的Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb和Mo金属原料按照高熵合金表达式Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b换算成质量百分数进行配比，称料，将称量好的金属原料在超声清洗仪中清洗；

步骤三、将处理好的金属原料，按照熔点由高至低放入到非自耗真空熔炼炉铜坩埚中，关闭炉门，打开冷却水；

步骤四、对样品室进行抽真空，当腔体真空度为2.5×10^-3Pa时，停止抽真空，通入高纯氩气作为保护气体，使炉内压强达到0.05Pa；

步骤五、熔炼时，首先将熔炼池中的纯钛粒熔炼一遍，吸收样品室内的残留气体；然后对坩埚内的Ni₃Co₂CrFeAlTi_0.25Nb_aMo_b合金进行熔炼，合金保持液态的时间为4～8分钟，待合金快冷却后将其翻转，如此重复6次以上，合金熔炼完毕后冷却后获得该种具有高室温塑性的耐高温高熵合金。

6.根据权利要求5所述的制备上述具有高室温塑性的耐高温高熵合金材料的方法，其特征在于：所采用的Ni、Co、Cr、Fe、Al、Ti、Nb、Mo金属材料的纯度不低于99.5％wt％的固态纯原料。

7.根据权利要求5所述的制备上述具有高室温塑性的耐高温高熵合金材料的方法，其特征在于：在进行步骤四时，将其操作重复2～3次以清洗真空室。

8.根据权利要求5所述的制备上述具有高室温塑性的耐高温高熵合金材料的方法，其特征在于：步骤五中所述的翻转次数为6次。

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