[01342931]一种具有塑性的多主元Laves基金属间化合物及其制备方法

1.课题来源与背景 课题来源于国家自然科学基金研究项目,针对现有的二元合金系Laves相室温塑性差,而Laves相/固溶体两相合金存在固溶体硬度低,高温易软化等问题。本发明提供一种具有塑性的多主元Laves基金属间化合物及其制备方法,其组成元素为FeCoNiCr0.5ZrCux,主要相为Laves金属间化合物,或在Laves相基体上含少量bcc和fcc结构的多主元固溶体相,具有超高的抗回火软化性能、良好的高温时效强化效果和一定的室温塑性。 2.技术原理与性能指标 技术原理：本发明通过合金成分中各元素成分设计,使各元素含量和原子半径比接近有利于AB2型Laves相形核的理论最佳原子半径RA/RB比值1.225,最终形成多主元Laves相金属间化合物复合材料。并通过合金元素Cu的添加,促进多主元Laves晶格内部形成大量有利塑性提高的半有序结构、空位和反位置缺陷,使Laves具有一定的塑 性。 性能指标： （1）本发明的FeCoNiCr0.5ZrCux金属间化合物具有超高的抗回火软化性能,即使在1050℃条件下退火10小时后硬度没有下降,这是由于多主元Laves相具有原子高乱度引发的高熵效应,且其拓扑密排结构自身具有良好的高温结构稳定性,因此,其耐热性能既优于现有的二元或三元Laves相,也明显高于以bcc和fcc体心立方固溶体相构成的高熵合金; （2）本发明的FeCoNiCr0.5ZrCux金属间化合物具有良好的高温时效强化效果,传统时效强化型合金时效温度范围一般在400~600℃,而本发明的Laves基金属间化合物在750~950 ℃还具有明显的时效强化性能,更有利于其高温结构性能的发挥; （3）本发明制备方法制备得到的FeCoNiCr0.5ZrCux金属间化合物具有一定的室温塑性,且其室温塑性随着Cu含量的增加而增加,FeCoNiCr0.5ZrCu金属间化合物的室温压缩塑性接近4%。 3. 技术的创造性与先进性 国际上曾尝试开发Laves基/固溶体硬韧两相合金,典型的成分如Cr-NbCr2和Ti-TiCr2,研究发现该类合金中固溶体的形成可使材料的整体压缩塑性获得一定提高,但韧性相含量需接近30%。而传统合金中固溶体硬度较低,且在高温使用过程中迅速软化,因此限制了该合金整体高温性能提升。 本技术探索多主元复杂合金系相图中固溶体与Laves金属间化合物的重叠区域,开发Laves基/固溶体硬韧两相多主元合金,利用多主元固溶体良好的耐热和高强度性能,从而改善Cr-NbCr2、Ti-TiCr2等二元合金系中固溶体硬度低,高温易软化的不足,是一种极具希望的提高Laves相室温塑性并保持其优良高温性能的原位增韧方法。具有较好的发明先进性. 4. 技术的成熟程度,适用范围和安全性 本技术具有较高的成熟度和安全性,适用于工业上要求接近950 ℃条件下力学性能下降较少且具有一定室温压缩塑性的高温结构材料领域。 5. 应用情况及存在的问题 本技术已完成实验室阶段研究,正在寻求初期的中试应用。 6. 历年获奖情况 暂无。