CN118186272A - 一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金及制备方法和应用 - Google Patents
一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金及制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金及制备方法和应用，属于高性能合金技术领域。本发明通过在FeMnCrNi合金中引入C元素，形成显著的间隙固溶强化效果；同时，适量强碳化物Ti元素的加入可以诱导碳化物的析出，从而产生析出强化；最后辅以热机械处理，包括锻造、固溶处理、冷轧和随后的退火处理，一方面引入高密度的位错、孪晶和微变形带等结构，另一方面可以通过控制碳化物的析出行为为基体提供较高的析出强化效果。在多种强化机制的共同作用下，获得了一种新型的低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金，它具有高强度和延展性的优异组合，同时兼具低的原材料成本，因此具有较大的工程应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及高性能合金技术领域，具体为一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金及制备方法和应用。
背景技术
高熵合金是一类具有优异性能的新型金属材料，这类合金的设计策略是将多个主元素以等摩尔或近等摩尔的比例合金化制成，以增加构型熵来形成具有简单相结构的固溶体，一般为单相的面心立方(FCC)结构、体心立方(BCC)结构或六方密堆积(HCP)结构。此外，由于其较大的晶格畸变效应，迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应，高熵合金表现出优异的综合力学性能、良好的热稳定性以及出色的耐腐蚀和抗辐照性能等，这使得其作为新型结构材料具有广阔的应用前景。
在目前众多的高熵合金体系中，具有FCC结构的高熵合金因其良好的塑性、优异的断裂韧性受到研究者的广泛关注。然而，大多数已开发的FCC结构高熵合金尚未得到实际应用，主要有以下两个原因。一方面，与FCC结构合金类似，其室温屈服强度较低，如FeMnCoCrNi高熵合金的屈服强度仅为约210MPa，这远低于金属结构材料所需的强度。另一方面，与奥氏体钢等传统合金相比，这些高熵合金中含有较高含量的钴和钒等昂贵元素，导致成本较高。此外，当受到中子辐照时，Co会产生显著的诱导放射性，因此不适合核应用。上述两点原因严重制约了FCC结构高熵合金的发展和应用。
发明内容
本发明针对FCC结构高熵合金需提高室温强度的同时保持良好的塑性的难题，以及原材料成本高昂的问题，提出一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金及制备方法和应用。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金，所述高熵合金以FeMnCrNi合金为基体并掺杂碳元素和钛元素进行熔炼。
以FeMnCrNi合金为基准，原子百分比计，主元元素含量为：Fe 38～42at.％，Mn 38～42at.％，Cr 5～15at.％，Ni 5～15at.％；
以高熵合金为基准，原子百分比计，副元元素含量为：C 0～3at.％，Ti 0～0.4at.％。
所述高熵合金中Fe、Mn、Cr、Ni、Ti和C的颗粒纯度均不低于99.95％。
上述的低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金的制备方法，包括以下步骤：
按照FeMnCrNi基高熵合金的成分配料进行熔炼，在预设条件下熔炼均匀后进行浇铸得到铸态合金；
将铸态合金在预设条件下进行均匀化退火处理，随后进行水淬；
将均匀化后的合金进行锻造处理；
将锻造后的合金在预设条件下进行固溶处理，随后进行水淬；
对固溶后的合金进行冷轧变形处理；
将冷轧变形后的合金进行退火处理，随后进行水淬；得到FeMnCrNi基高熵合金。
所述熔炼的预设条件：
若采用真空悬浮熔炼炉，真空度小于5×10-3Pa后充入惰性气体，在惰性气氛下进行熔炼，熔炼的感应电流为450-550A，熔炼至少3次；
若采用真空电弧炉，真空度小于3×10-3Pa后充入惰性气体，在惰性气氛下进行熔炼，熔炼的感应电流为550A，熔炼至少5次。
所述均匀化退火处理，具体为：铸态合金在1100-1150℃下保温2-6h。
所述锻造处理的始锻温度1000-1100℃，终锻温度950-1000℃。
所述固溶处理，具体为：锻造后的合金在1000-1100℃下，保温30min。
所述冷轧变形处理的轧制量为20-50％；所述冷轧变形后合金进行退火处理，具体为：500-700℃，保温时间2h。
上述的低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金在核工业领域应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明以FeMnCrNi合金为基体并掺杂碳元素和钛元素的高熵合金体系成分合理且不含价格昂贵的Co元素，而包含较高含量的廉价元素如Fe和Mn，因此原材料成本较低；同时不含Co元素避免了合金在中子辐照下而产生的高的诱导放射性，为高熵合金应用于核材料提供了一种新的方向，在本发明所述的高熵合金掺入适量的碳、钛元素产生了显著的固溶强化效果同时也提供了丰富的性能调控组合手段。
本发明的高熵合金采用的真空悬浮熔炼结合热机械处理工艺的制备，可以有效地引入高密度的位错、孪晶、微变形带和纳米尺度的析出相等微观结构，在多重强化机制的配合下获得更加合理、优异的强度和塑性搭配；而且制备过程合理简单，可复现性强，有利于工业化大规模生产。
本发明制得的高熵合金具有优异的室温力学性能，将FeMnCrNi基高熵合金的屈服强度从227MPa提升了351％至1023MPa，同时兼具有16％的延伸率。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍：
图1中(a)为实施例10制得的(Fe40Mn40Cr10Ni10)96.6C3Ti0.4高熵合金的扫描电子显微镜(SEM)图；(b)为实施例11制得的(Fe40Mn40Cr10Ni10)96.6C3Ti0.4高熵合金的扫描电子显微镜(SEM)图；(c)为实施例12制得的(Fe40Mn40Cr10Ni10)96.6C3Ti0.4高熵合金的扫描电子显微镜(SEM)图；
图2为本发明实施例10-12制得的(Fe40Mn40Cr10Ni10)96.6C3Ti0.4高熵合金的拉伸性能曲线图；
图3为本发明实施例11制得的(Fe40Mn40Cr10Ni10)96.6C3Ti0.4高熵合金与其他FCC结构高熵合金的强度-塑性对比图。
图4为本发明中(Fe40Mn40Cr10Ni10)96.6C3Ti0.4高熵合金与其他FCC结构高熵合金的原材料成本对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金，所述高熵合金以FeMnCrNi合金为基体并掺杂碳元素和钛元素进行熔炼；高熵合金包括主元元素Fe、Mn、Cr和Ni；副元元素C和Ti，通过添加副元元素使合金中引入第二相析出物。
以FeMnCrNi合金为基准，原子百分比计，主元元素含量为：Fe 38～42at.％，Mn 38～42at.％，Cr 5～15at.％，Ni 5～15at.％；
以高熵合金为基准，原子百分比计，副元元素含量为：C 0～3at.％，Ti 0～0.4at.％。
所述高熵合金中Fe、Mn、Cr、Ni、Ti和C的颗粒纯度不低于99.95％。
一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金的制备方法，包括以下步骤：
合金熔炼：按照FeMnCrNi基高熵合金的成分配料，并置于真空悬浮熔炼炉中进行熔炼，将真空悬浮熔炼炉抽真空到5×10-3Pa之下，充入惰性气体进行洗气，最后在惰性气体保护下进行熔炼，熔炼感应电流为450-550A，保证原材料全部熔化，无明显固体存在，至少熔炼3次以确保成分均匀，最终浇铸在水冷铜模中获得铸态合金；
若置于真空电弧炉中进行熔炼，将真空电弧炉抽真空到3×10-3Pa之下，充入惰性气体进行洗气，最后在惰性气体保护下进行熔炼，熔炼电流为500A，原料完全熔化后开电磁搅拌以混合均匀，至少熔炼5遍，保证其成分均匀性，最终浇铸在水冷铜模中获得铸态合金；
均匀化处理：在热处理炉内，将合金在1100-1150℃下保温2-6h进行均匀化处理，随后进行水淬；均匀化过程中，合金的成分偏析被消除；
锻造处理：对均匀化后的合金进行锻造处理，始锻温度1000-1100℃，终锻温度950-1000℃；锻造过程中，合金发生动态再结晶，晶粒得到细化，同时铸造缺陷也被消除，进一步提升合金性能；
固溶处理：将锻造后的合金在1000-1100℃下，保温30min进行固溶处理，随后进行水淬；固溶处理过程中，锻造产生的多余碳化物被重新回溶到基体之中，为后续的热机械处理析出细小弥散碳化物提供了足够的空间；
冷轧处理：对固溶后的合金进行冷轧变形处理，轧制量为20-50％；冷轧处理过程中，通过预冷变形引入高密度的位错，并增加了析出相的形核位置；
退火处理：将冷轧变形后的合金进在500-700℃保温2h，随后进行水淬，得到FeMnCrNi基高熵合金；退火处理过程中，选择在中温退火有以下两个优点：首先是较低温度下析出碳化物的长大速度较慢使其尺寸可控不至于快速粗化；其次冷轧变形所带来的位错强化效果还有部分保留，从而最终获得一个理想的强度塑性配合。
在本发明中限定的热机械处理参数范围内，合金才可能产生可控、尺寸合适的纳米碳化物析出，在强化合金的同时不至于对塑性产生损害。同时合金中也保留了适量密度的位错，来获得一定程度的位错强化效果，使合金具有优异的强度塑性配合。此外，该热机械处理工艺快速、简便，减少了其他工艺所需高温或长时间时效处理所带来的能耗成本，同时也达到了相似的效果。
本发明提供了一种FeMnCrNi基高熵合金，所述高熵合金不含钴元素，首先FeMnCrNi基高熵合金中高Mn低Cr的含量会使合金可以固溶更高原子比的C，可以产生更高的间隙C原子固溶强化效果。其次合金成分中不含Co元素可以使该高熵合金应用于核工业领域，同时也大大降低了原材料的成本。随后向该高熵合金中添加过饱和间隙C原子固溶强化增加位错阻力，提升强度；继续掺入微量强碳化物Ti元素，辅以热机械处理工艺在基体中引入细小均匀的第二相碳化物，进一步提高了合金的强度并维持较好的塑性。本发明综合应用了间隙固溶强化、位错强化、析出强化、孪晶诱导塑性强韧化等机制，合金最终获得了优异的强度塑性配合，同时兼具低成本，具有广泛的应用前景。
以下实施例中，如无特别说明，所用的各材料均可通过普通渠道获得；所采用的测试方法为本领域的常规方法。
实施例1
合金熔炼：按照成分为Fe40Mn40Cr5Ni15的组成进行配料，并置于真空电弧炉中，首先抽真空到3×10-3Pa，充入氩气进行洗气，最后在氩气保护下进行熔炼，熔炼电流为500A，保证原材料全部熔化，开电磁搅拌以混合均匀，熔炼5次以确保成分均匀，再将所述高熵合金浇铸在水冷模具中获得铸态合金；
热轧处理：将高熵合金铸锭进行热轧处理，温度为1000℃，压下量为50％，随后进行水淬；
均匀化处理：在热处理炉内，将高熵合金铸锭进行均匀化退火处理，温度为1150℃，保温时间2h，随后进行水淬。
实施例2
按照成分为Fe40Mn40Cr10Ni10的组成进行配料，与实施例1处理步骤以及处理过程中的参数均相同。
实施例3
按照成分为Fe40Mn40Cr15Ni5的组成进行配料，与实施例1处理步骤以及处理过程中的参数均相同。
分别对不同成分合金进行室温拉伸力学性能测试，结果见表1。
表1不同成分合金进行室温拉伸力学性能测试结果
| 合金成分 | 屈服强度(MPa) | 抗拉强度(MPa) | 延伸率(％) |
| Fe40Mn40Cr5Ni15 | 231 | 500 | 31 |
| Fe40Mn40Cr10Ni10 | 227 | 480 | 41 |
| Fe40Mn40Cr15Ni5 | 351 | 521 | 13 |
通过对比不同成分高熵合金性及后续可加工性，选择Fe40Mn40Cr10Ni10合金作为基体合金进行副元元素的掺杂和后续的热机械加工处理来提升性能。
实施例4
合金熔炼：按照成分为(Fe40Mn40Cr10Ni10)97.8C2Ti0.2的组成进行配料，原料总质量为8kg，在真空悬浮熔炼炉中，首先抽真空到5×10-3Pa，充入氩气进行洗气，最后在氩气保护下进行熔炼，熔炼电流为450A，保证原材料全部熔化，无明显固体存在，熔炼3次以确保成分均匀，再将所述高熵合金浇铸在水冷模具中，获得铸态合金；
均匀化处理：在热处理炉内，将高熵合金铸锭进行均匀化退火处理，温度为1100℃，保温时间6h，随后进行水淬；
锻造处理：对均匀化后的合金进行锻造处理，始锻温度1000℃，终锻温度950℃；
固溶处理：对锻造完成的合金在进行固溶处理，处理参数为1000℃保温30min，水淬，得到FeMnCrNi基高熵合金。
实施例5
合金熔炼：按照成分为(Fe40Mn40Cr10Ni10)96.8C3Ti0.2的组成进行配料，原料总质量为8kg，在真空悬浮熔炼炉中，首先抽真空到5×10-3Pa，充入氩气进行洗气，最后在氩气保护下进行熔炼，熔炼电流为500A，保证原材料全部熔化，无明显固体存在，熔炼3次以确保成分均匀，再将所述高熵合金浇铸在水冷模具中，获得铸态合金；
均匀化处理：在热处理炉内，将高熵合金铸锭进行均匀化退火处理，温度为1100℃，保温时间6h，随后进行水淬；
锻造处理：对均匀化后的合金进行锻造处理，始锻温度1080℃，终锻温度980℃；
固溶处理：对锻造完成的合金在进行固溶处理，处理参数为1050℃保温30min，水淬，得到FeMnCrNi基高熵合金。
实施例6
合金熔炼：按照成分为(Fe40Mn40Cr10Ni10)96.6C3Ti0.4的组成进行配料，原料总质量为8kg，在真空悬浮熔炼炉中，首先抽真空到5×10-3Pa，充入氩气进行洗气，最后在氩气保护下进行熔炼，熔炼电流为500A，保证原材料全部熔化，无明显固体存在，熔炼3次以确保成分均匀，再将所述高熵合金浇铸在水冷模具中，获得铸态合金；
均匀化处理：在热处理炉内，将高熵合金铸锭进行均匀化退火处理，温度为1100℃，保温时间6h，随后进行水淬；
锻造处理：对均匀化后的合金进行锻造处理，始锻温度1100℃，终锻温度1000℃；
固溶处理：对锻造完成的合金在进行固溶处理，处理参数为1100℃保温30min，水淬；
冷轧处理：对固溶态合金进行多道次室温轧制处理，总的轧制量为20％。
实施例7
与实施例6的合金材料配比，处理步骤以及处理过程中的参数均相同，不同的在于，冷轧处理：对固溶态合金进行多道次室温轧制处理，总的轧制量为30％。
实施例8
与实施例6的合金材料配比，处理步骤以及处理过程中的参数均相同，不同的在于，冷轧处理：对固溶态合金进行多道次室温轧制处理，总的轧制量为40％。
实施例9
与实施例6的合金材料配比，处理步骤以及处理过程中的参数均相同，不同的在于，冷轧处理：对固溶态合金进行多道次室温轧制处理，总的轧制量为50％。
分别对不同轧制量所得合金进行室温拉伸力学性能测试，结果见表2。
表2不同轧制量所得合金的室温拉伸力学性能测试结果
| 合金轧制量 | 屈服强度(MPa) | 抗拉强度(MPa) | 延伸率(％) |
| 20％ | 901 | 948 | 17 |
| 30％ | 989 | 1037 | 14 |
| 40％ | 1098 | 1150 | 12 |
| 50％ | 1201 | 1250 | 8 |
优选的，所述轧制量为40％时合金具有适宜的强塑性配合，选在该参数进行后续的退火处理。
实施例10
合金熔炼：按照成分为(Fe40Mn40Cr10Ni10)96.6C3Ti0.4的组成进行配料，原料总质量为8kg，在真空悬浮熔炼炉中，首先抽真空到5×10-3Pa充入氩气进行洗气，最后在氩气保护下进行熔炼，熔炼电流为550A，保证原材料全部熔化，无明显固体存在，熔炼3次以确保成分均匀，再将所述高熵合金浇铸在水冷模具中，获得铸态合金；
均匀化处理：在热处理炉内，将高熵合金铸锭进行均匀化退火处理，温度为1100℃，保温时间6h，随后进行水淬；
锻造处理：对均匀化后的合金进行锻造处理，始锻温度1100℃，终锻温度1000℃；
固溶处理：对锻造完成的合金在进行固溶处理，处理参数为1100℃保温30min，随后进行水淬；
冷轧处理：对固溶态合金进行多道次室温轧制处理，总的轧制量为40％；
退火处理：对轧制态的高熵合金在热处理炉内进行退火处理，温度为500℃，保温时间2h，随后进行水淬，即可得到FeMnCrNi基高熵合金；
本实施例中所得高熵合金的组织如图1(a)所示，可见晶粒尺寸约为50μm。该合金的拉伸曲线如图2中“A500”所示，具体屈服强度为1102MPa，抗拉强度为1191MPa，断后延伸率为12％，合金具有优异的强塑性配合。
实施例11
合金熔炼：按照成分为(Fe40Mn40Cr10Ni10)96.6C3Ti0.4的组成进行配料，原料总质量为8kg，在真空悬浮熔炼炉中，首先抽真空到5×10-3Pa，充入氩气进行洗气，最后在氩气保护下进行熔炼，熔炼电流为550A，保证原材料全部熔化，无明显固体存在，熔炼3次以确保成分均匀，再将所述高熵合金浇铸在水冷模具中，获得铸态合金；
均匀化处理：在热处理炉内，将高熵合金铸锭进行均匀化退火处理，温度为1100℃，保温时间6h，随后进行水淬；
锻造处理：对均匀化后的合金进行锻造处理，始锻温度1100℃，终锻温度1000℃；
固溶处理：对锻造完成的合金在进行固溶处理，处理参数为1100℃保温30min，水淬；
冷轧处理：对固溶态合金进行多道次室温轧制处理，总的轧制量为40％；
退火处理：对轧制态的高熵合金在热处理炉内进行退火处理，温度为600℃，保温时间2h，随后进行水淬，即可得到FeMnCrNi基高熵合金；
本实施例中所得高熵合金的组织如图1(b)所示，可见晶粒尺寸约为50μm，析出相尺寸为约80nm，析出相体积分数为约3％。该合金的拉伸曲线如图2中“A600”所示，具体屈服强度为1023MPa，抗拉强度为1171MPa，断后延伸率为16％，合金具有优异的强塑性配合。
实施例12
合金熔炼：按照成分为(Fe40Mn40Cr10Ni10)96.6C3Ti0.4的组成进行配料，原料总质量为8kg，在真空悬浮熔炼炉中，首先抽真空到5×10-3Pa，充入氩气进行洗气，最后在氩气保护下进行熔炼，熔炼电流为550A，保证原材料全部熔化，无明显固体存在，熔炼3次以确保成分均匀，再将所述高熵合金浇铸在水冷模具中，获得铸态合金；
均匀化处理：在热处理炉内，将高熵合金铸锭进行均匀化退火处理，温度为1100℃，保温时间6h，随后进行水淬；
锻造处理：对均匀化后的合金进行锻造处理，始锻温度1100℃，终锻温度1000℃；
固溶处理：对锻造完成的合金在进行固溶处理，处理参数为1100℃保温30min，水淬；
冷轧处理：对固溶态合金进行多道次室温轧制处理，总的轧制量为40％；
退火处理：对轧制态的高熵合金在热处理炉内进行退火处理，温度为700℃，保温时间2h，随后进行水淬，即可得到FeMnCrNi基高熵合金；
本实施例中所得高熵合金的组织如图1(c)所示，可见晶粒尺寸约为50μm，析出相尺寸为约100nm，析出相体积分数为约15％。该合金的拉伸曲线如图2中“A700”所示，具体屈服强度为790MPa，抗拉强度为1043MPa，断后延伸率为10％，合金具有优异的强塑性配合。
对比例1
如图3所示，将本发明开发的高熵合金与其他成分FCC结构高熵合金进行对比，可以看出(Fe40Mn40Cr10Ni10)96.6C3Ti0.4高熵合金具有优异的强度塑性匹配和最低的原材料成本。
对比三条拉伸曲线，可见最终在500℃下退火2h的A500合金具有最高的强度，其屈服强度为1102MPa，抗拉强度为1191MPa；塑性最好的高熵合金是经过600℃退火2h的A600合金，其延伸率为16％，同时其屈服强度为1023MPa，也为强塑性结合较好的合金；当退火温度到达700℃时，合金集体中开始有大量碳化物析出，同时其尺寸也较为长大，因此造成局部应力集中，诱导微裂纹的产生，从而损害塑性。此外碳化物的过多析出也会造成C的固溶强化效果的降低，较高温下退火位错泯灭的数量也增多，因此也导致A700合金的强度下降，其屈服强度仅有790MPa。
本发明Fe40Mn40Cr10Ni10合金成分中高含量的Mn会使较以往FCC高熵合金固溶更高原子百分比的C，这将会产生更显著的固溶强化效果。此外适量强碳化物元素Ti的加入也会避免基体中析出粗大的M23C6型碳化物，而析出细小弥散的TiC，从而获得好的析出强化效果。通过在Fe40Mn40Cr10Ni10合金中掺入一定含量的碳(3at.％)和钛(0.4at.％)元素，与基体形成间隙固溶体，产生显著的固溶强化效应；同时配合适宜的热机械处理工艺(锻造、冷轧、退火处理)一方面引入高密度的位错和孪晶等结构，另一方面可以通过碳化物的生成为基体提供较高的析出强化效果，合金呈现出一种异质微观结构，从而有效地提高合金的室温强度同时保持良好的塑性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金，其特征在于，所述高熵合金以FeMnCrNi合金为基体并掺杂碳元素和钛元素进行熔炼。
2.根据权利要求1所述的一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金，其特征在于，以FeMnCrNi合金为基准，原子百分比计，主元元素含量为：Fe 38～42at.％，Mn 38～42at.％，Cr 5～15at.％，Ni 5～15at.％；
以高熵合金为基准，原子百分比计，副元元素含量为：C 0～3at.％，Ti 0～0.4at.％。
3.根据权利要求1所述的一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金，其特征在于，所述高熵合金中Fe、Mn、Cr、Ni、Ti和C的颗粒纯度均不低于99.95％。
4.一种根据权利要求1～3任意一项所述的低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照FeMnCrNi基高熵合金的成分配料进行熔炼，在预设条件下熔炼均匀后进行浇铸得到铸态合金；
将铸态合金在预设条件下进行均匀化退火处理，随后进行水淬；
将均匀化后的合金进行锻造处理；
将锻造后的合金在预设条件下进行固溶处理，随后进行水淬；
对固溶后的合金进行冷轧变形处理；
将冷轧变形后的合金进行退火处理，随后进行水淬；得到FeMnCrNi基高熵合金。
5.根据权利要求4所述的一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金的制备方法，其特征在于，所述熔炼的预设条件：
若采用真空悬浮熔炼炉，真空度小于5×10-3Pa后充入惰性气体，在惰性气氛下进行熔炼，熔炼的感应电流为450-550A，熔炼至少3次；
若采用真空电弧炉，真空度小于3×10-3Pa后充入惰性气体，在惰性气氛下进行熔炼，熔炼的感应电流为550A，熔炼至少5次。
6.根据权利要求4所述的一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金的制备方法，其特征在于，所述均匀化退火处理，具体为：铸态合金在1100-1150℃下保温2-6h。
7.根据权利要求4所述的一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金的制备方法，其特征在于，所述锻造处理的始锻温度1000-1100℃，终锻温度950-1000℃。
8.根据权利要求4所述的一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金的制备方法，其特征在于，所述固溶处理，具体为：锻造后的合金在1000-1100℃下，保温30min。
9.根据权利要求4所述的一种低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金的制备方法，其特征在于，所述冷轧变形处理的轧制量为20-50％；所述冷轧变形后合金进行退火处理，具体为：500-700℃，保温时间2h。
10.一种根据权利要求1～3任意一项所述的低成本高性能FeMnCrNi基高熵合金在核工业领域应用。
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