本發(fā)明屬于合金鑄造，涉及一種高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金及制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著現(xiàn)代工業(yè)與科技的飛速進(jìn)步，高溫極端條件下的材料需求呈現(xiàn)出顯著增長的趨勢，這在很大程度上推動(dòng)了材料科學(xué)領(lǐng)域的研究與發(fā)展。特別是在航空航天領(lǐng)域，高速飛行器和深空探測器等裝備在穿越大氣層或執(zhí)行星際任務(wù)時(shí)，需承受極高的溫度以及極端熱應(yīng)力，這就要求其結(jié)構(gòu)材料不僅要有優(yōu)異的輕質(zhì)高強(qiáng)特性，還需在極端高溫下保持出色的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。能源設(shè)備方面，如高效燃?xì)廨啓C(jī)、核電站反應(yīng)堆及先進(jìn)的太陽能熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，這些設(shè)施的核心部件同樣需要能夠長時(shí)間承受高溫高壓環(huán)境，而不發(fā)生形變或失效，以確保能源轉(zhuǎn)換效率與安全運(yùn)行。化工機(jī)械行業(yè)也對高溫材料提出了特殊要求，特別是在石油化工、精細(xì)化工等領(lǐng)域，反應(yīng)器和管道中經(jīng)常涉及高溫高壓下的化學(xué)反應(yīng)，這就要求所使用的材料不僅要耐腐蝕、耐磨損，還要在特定的高溫條件下維持穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)和良好的機(jī)械強(qiáng)度，以避免泄漏和安全事故的發(fā)生。
2、然而，傳統(tǒng)的難熔合金，如鎢、鉬、鉭及其合金，雖然具有較高的熔點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中常因塑性差、脆性大以及加工困難等問題而受限。這些特性限制了它們在復(fù)雜形狀部件制造中的應(yīng)用，尤其是在需要經(jīng)歷冷熱循環(huán)、溫度變化劇烈的場合，容易出現(xiàn)裂紋和斷裂，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和壽命。近年來，由ti、v、nb、zr、hf、ta、cr、mo、w等難熔元素作為主要組成元素的“難熔多元合金”作為多主元合金中的一個(gè)重要分支，由于其獨(dú)特的多元素組成和均勻的微觀結(jié)構(gòu)，在保留高熵合金特點(diǎn)的基礎(chǔ)上又同時(shí)具備高熔點(diǎn)，展現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能和潛在的高溫應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有的難熔多主元合金在室溫和高溫下的塑性和韌性仍然有待提高，特別是在保持高強(qiáng)度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)良好的塑性變形能力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金及制備方法，解決難熔多主元合金塑性差、脆性大的問題。
2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
3、一種高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金，該nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金化學(xué)成分為nb：0.05≤x≤0.10at％；ti：0.35≤y≤0.40at％；v：0.35≤m≤0.4at％；zr：0.15≤n≤0.2at％，其中x+y+m+n＝1。
4、優(yōu)選的，所述nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金在室溫下屈服強(qiáng)度達(dá)到1500mpa以上，應(yīng)變率達(dá)到25％。
5、優(yōu)選的，所述nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金密度為6.3g/cm3，硬度值達(dá)到291.2hv。
6、一種高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金的制備方法，包括，
7、s1，根據(jù)預(yù)定合金成分的原子比例稱取nb、ti、v、zr的金屬顆粒，預(yù)處理后備用；
8、s2，將預(yù)處理后的nb、ti、v、zr的金屬顆粒，按照熔點(diǎn)由低到高的順序進(jìn)行放置在熔煉爐的坩堝內(nèi)，抽真空后，在氬氣氣氛下，進(jìn)行真空電弧熔煉；
9、s3，經(jīng)過多次重復(fù)真空電弧熔煉完成后，冷卻至室溫，得到高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金。
10、優(yōu)選的，s1的預(yù)處理的過程為：
11、對nb、ti、v、zr的金屬顆粒進(jìn)行表面氧化層的去除，再經(jīng)過酒精沖洗，超聲清洗，烘干后備用。
12、優(yōu)選的，采用砂紙打磨方法對nb、ti、v、zr的金屬顆粒進(jìn)行表面氧化層的去除。
13、優(yōu)選的，所述預(yù)處理后的nb、ti、v、zr的金屬顆粒置入wk-ⅱ型非自耗真空熔煉爐的水冷銅坩堝內(nèi)。
14、優(yōu)選的，s2的抽真空要求條件為使熔煉爐內(nèi)的真空度降至6.0×10-3pa以下。
15、優(yōu)選的，所述真空電弧熔煉的參數(shù)設(shè)置為引弧電流60a，熔煉電流300a。
16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
17、本發(fā)明提供一種高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金及制備方法，該nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金化學(xué)成分為nb：0.05≤x≤0.10at％；ti：0.35≤y≤0.40at％；v：0.35≤m≤0.4at％；zr：0.15≤n≤0.2at％，其中x+y+m+n＝1，解決了傳統(tǒng)難熔合金塑性差、脆性大的問題，本發(fā)明制備出的難熔多主元合金在室溫下屈服強(qiáng)度可達(dá)1500mpa以上，應(yīng)變率接近25％，有望應(yīng)用于高溫材料領(lǐng)域。本發(fā)明合金制備方法簡單、易行，具備實(shí)現(xiàn)批產(chǎn)的條件。
1.一種高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金，其特征在于，該nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金化學(xué)成分為nb：0.05≤x≤0.10at％；ti：0.35≤y≤0.40at％；v：0.35≤m≤0.4at％；zr：0.15≤n≤0.2at％，其中x+y+m+n＝1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金，其特征在于，所述nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金在室溫下屈服強(qiáng)度達(dá)到1500mpa以上，應(yīng)變率達(dá)到25％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金，其特征在于，所述nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金密度為6.3g/cm3，硬度值達(dá)到291.2hv。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金的制備方法，其特征在于，包括，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金的制備方法，其特征在于，s1的預(yù)處理的過程為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金的制備方法，其特征在于，采用砂紙打磨方法對nb、ti、v、zr的金屬顆粒進(jìn)行表面氧化層的去除。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金的制備方法，其特征在于，所述預(yù)處理后的nb、ti、v、zr的金屬顆粒置入wk-ⅱ型非自耗真空熔煉爐的水冷銅坩堝內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金的制備方法，其特征在于，s2的抽真空要求條件為使熔煉爐內(nèi)的真空度降至6.0×10-3pa以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高強(qiáng)韌nbxtiyvmzrn系難熔多主元合金的制備方法，其特征在于，所述真空電弧熔煉的參數(shù)設(shè)置為引弧電流60a，熔煉電流300a。