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本发明提供了一种无σ相析出倾向的沉淀强化型高熵合金及其制备方法，其目的在于，在不添加Cr的前提下，仅以Fe、Ni、Mn、Cu四种纯金属材料为原料，通过工艺步骤及工艺参数的改进，实现消除脆性(σ)相和其他化合物的析出倾向的同时保证材料的强度和/或韧性。

本发明公开了一种无σ相析出倾向的沉淀强化型高熵合金及其制备方法，属于高熵合金领域。所述高熵合金由Fe、Ni、Mn、Cu四种元素采用等摩尔的配比组成。该高熵合金的优选制备方法为：将配好的原料先在真空氩气保护下的电弧炉熔炼，后经过滴铸、均匀化退火、冷轧、时效步骤即得到所述无σ相析出倾向的沉淀强化型高熵合金。所述无σ相析出倾向的沉淀强化型高熵合金室温屈服强度和拉伸强度最优值分别能达到825MPa和933MPa，延伸率大于15％，且其力学性能指标可利用时效参数进行调节。本申请的无σ相析出倾向的沉淀强化型高熵合金在室温下具有优异的综合力学性能。

高熵合金(High-entropy-alloys，HEAs)提出以来，颠覆了人们对传统合金的认识。由于高熵合金的鸡尾酒效应，人们可以需要对合金成分进行调配，以达到所需的性能，这极大的开阔了研究者设计新材料的思路。高熵合金一般是指五种或以上的合金元素按(近)等原子比组成的合金体系，基于此，已提出多种具有独特性能的新型合金体系。其中面心立方结构(FCC)的合金体系具有优良的韧/塑性，被认为极具应用潜力。但这些合金体系中广泛添加强化元素Cr，如极具代表性的CrMnFeCoNi高熵合金。

大量研究表明，CrMnFeCoNi高熵合金在中温时效过程中，Cr元素易诱导析出脆性sigma(σ)相和(或)其它化合物，导致综合力学性能的下降。如果能够消除脆性相和化合物的析出倾向，对于提高材料的综合力学性能将有极大的帮助。

如何在消除脆性相和化合物的析出倾向的同时保证材料的强度和/或塑性，成为当前亟待解决的难题。

华中科技大学（Huazhong University of Science and Technology），简称华中大、华科大 ，位于湖北省武汉市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”“985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0，是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地，为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

能够取得下列有益效果：

1.本申请制备的沉淀强化型高熵合金不含Cr，消除了脆性σ相的析出倾向；与此同时，通过均匀化工艺和时效退火工艺的组合，得到的高熵合金在室温时屈服强度达到474MPa～825MPa，抗拉强度达到730MPa～933Mpa，同时延伸率可达15％～29％，属于综合力学性能良好的高熵合金，具有很好的应用前景。

2.均匀化的参数范围为910～1050℃，保温12～48h，能够在使合金成分分布均匀的同时具有合适的晶粒大小，从而提升延伸率，并有助于提升后续时效退火处理成相的均匀性，进而提升整体强度。均匀化温度过低或者时间过短，则成分均匀化程度不够，而均匀化温度过高或者时间过长则会导致晶粒过大，难以通过冷轧获得合适的晶粒大小，导致降低延伸率并削弱时效退火处理后的整体强度。在保证合金成分均匀化及颗粒大小合适的基础上，可以通过时效退火工艺对产品综合性能进行调控，时效退火温度范围为800～900℃，时间范围为0.5～1h时配合均匀化处理工艺得到的产品综合力学性能最好。

3.熔炼时将Mn放在坩埚最底层，Fe、Ni、Cu在Mn上方按照熔点由低到高的顺序从下往上逐层堆叠，可以使熔点低的材料优先、快速熔化覆盖Mn，以最大限度降低Mn的蒸发量，减少Mn损耗。

4.负压的氩气反应氛围不仅可以提供保护气氛，氩气还可以引起电弧，有助于电弧熔炼进行，而负压还可以形成自密封效应，确保整个反应环境与外界隔绝，避免材料氧化。

5.在均匀化退火处理的基础上冷轧80％～90％的变形量，有助于细化晶粒，提升时效退火后的综合力学性能。

6.均匀化退火的参数为1000℃，12h，冷轧85％的变形量，时效退火的参数为800℃保温1h时获得的产品强度最高，其室温屈服强度为825MPa、抗拉强度为933MPa、断裂延伸率为15％；均匀化退火的参数为1000℃，12h，冷轧85％的变形量，时效退火的参数为850℃保温1h时产品延伸率最高，其室温屈服强度为474MPa、抗拉强度为730MPa、断裂延伸率为29％。

7.均匀化和时效退火之后均采用水冷淬火的方式迅速冷却，可以进一步抑制脆性相和化合物的析出，进一步避免综合力学性能下降。

本专利成果采用技术转让，技术入股，技术合作等成果转化方式，希望进一步实现该专利的有益效果，有兴趣皆可面议。