本發(fā)明屬于多組元合金，涉及一種高強度、高延伸率多組元合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、鎳及鎳合金因其優(yōu)異的性能廣泛應(yīng)用于航空航天、兵器、化工、醫(yī)用及海洋工程等領(lǐng)域。例如，鎳合金具有出色的抗氯離子侵蝕能力，能夠在極為嚴苛的環(huán)境條件下長時間使用，尤其適用于海水等腐蝕環(huán)境。其強度高、耐輻照且具有良好的高溫性能，使其成為導(dǎo)彈翼片、發(fā)動機渦輪葉片、航空器結(jié)構(gòu)件等高技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。
2、鎳合金具備強度高、耐高溫性能好、抗熱疲勞能力強、耐極端環(huán)境腐蝕等諸多優(yōu)勢，在航空發(fā)動機、航天器結(jié)構(gòu)部件以及熱防護系統(tǒng)等關(guān)鍵部位廣泛應(yīng)用。早在20世紀中葉，美國率先開展對鎳合金在航空領(lǐng)域應(yīng)用的研究，研發(fā)出諸如inconel?718等一系列鎳基合金材料。其在-253℃至650℃的溫度區(qū)間內(nèi)，抗拉強度可達1290mpa，屈服強度達到1030mpa，廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機的壓氣機盤、葉片等關(guān)鍵部件。
3、上世紀70年代開始，國內(nèi)主要以仿制和改進國外成熟合金體系為主，開展了諸如對gh4169(對應(yīng)國外inconel?718)等合金的研究與生產(chǎn)。然而，隨著航天航空技術(shù)向更高性能、更復(fù)雜工況邁進，對鎳合金性能提出了更高要求。在高超音速飛行器的發(fā)展中，航空發(fā)動機追求更高的推重比，要求材料具備更高的強度和抗疲勞性能?，F(xiàn)有常見鎳基合金，大多以γ'相強化，僅能在一定程度上滿足使用需求，但隨著航天航空技術(shù)的進一步發(fā)展，鎳基合金無法滿足更高的性能要求。
4、因此，有必要提供一種高強度、高延伸率多組元合金及其制備方法，基于多成分、多組元耦合強化機理，結(jié)合制備方法，使多組元合金強度和韌性進一步提升并實現(xiàn)卓越平衡，有力推動多組元合金在航天航空領(lǐng)域的新一輪應(yīng)用拓展。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了克服背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明通過成分-工藝耦合協(xié)同調(diào)控作用，使合金析出增韌μ相，同時避免增強相bcc分解，并使合金基體fcc輔助μ相增韌，從而達到多相協(xié)同作用，使合金具有較為優(yōu)異的綜合性能。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：
3、本發(fā)明一方面提出了一種高強度、高延伸率多組元合金，所述多組元合金成分按質(zhì)量分數(shù)計包括：al：3.5-7.2％、co：19.9-23.3％、cr：12.3-16.5％、fe：22.5-26.2％、w：9.6-14.2％，余量為ni和不可避免的雜質(zhì)。
4、作為優(yōu)選，所述多組元合金的抗拉強度大于1600mpa，屈服強度大于1100mpa，斷裂延伸率大于15％。
5、本發(fā)明另一方面提出了上述多組元合金的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
6、(1)使用單質(zhì)金屬作為原料，對原料單質(zhì)金屬進行混合熔煉，得到多組元合金鑄錠；
7、(2)對所述步驟(1)中得到的多組元合金鑄錠進行均質(zhì)化處理；
8、(3)對所述步驟(2)中均質(zhì)化處理后的多組元合金鑄錠進行多火次鍛造，得到鍛造合金；
9、(4)對所述步驟(3)中得到的熱加工合金進行分段熱處理，得到高強度、高延伸率多組元合金。
10、作為優(yōu)選，所述步驟(1)中，熔煉過程進行翻面熔煉，翻面熔煉次數(shù)為2-4次，每次翻面熔煉時間為3-5min，熔煉溫度為3000-3500℃。
11、作為優(yōu)選，所述步驟(2)中，均質(zhì)化處理溫度為1000-1200℃，保溫時間為6-12h。
12、作為優(yōu)選，所述步驟(3)中多火次鍛造包括開胚鍛造和熱軋，所述開胚鍛造的溫度為1200℃，熱軋溫度為1050℃，單次軋制變形量≤10％，熱軋累積變形量≥60％。
13、作為優(yōu)選，所述步驟(4)中分段熱處理具體包括：將所述熱加工合金在500-600℃條件下保溫1-4h，隨后將熱加工合金加熱到800-900℃，并保溫0.5-3h，最后將熱加工合金空冷。
14、本發(fā)明通過成分-工藝耦合作用調(diào)控析出增韌μ相。本發(fā)明中多組元合金的成分組成位于熱處理溫度下μ相初始析出元素濃度，保證增韌μ相納米析出的同時避免增強相bcc的分解，基體fcc輔助μ相增韌達到多相協(xié)同作用。本發(fā)明中制備方法確保多組元合金增韌μ相穩(wěn)定析出的同時防止其過度生長破化納米結(jié)構(gòu)，達到成分-工藝耦合調(diào)控多相協(xié)同作用。
15、本發(fā)明的有益效果：
16、1.本發(fā)明通過優(yōu)化設(shè)計合金元素成分，結(jié)合相應(yīng)制備方法，通過成分-工藝耦合作用調(diào)控，在保證增韌μ相穩(wěn)定析出的同時，避免增強相bcc產(chǎn)生分解以及μ相過度生長導(dǎo)致其納米結(jié)構(gòu)破壞，從而實現(xiàn)bcc相、fcc相、μ相的多相協(xié)同作用，使制備得到的合金具有較為優(yōu)異的綜合性能。
17、2.本發(fā)明制備得到的合金，抗拉強度可達到1600mpa以上，屈服強度可達到1100mpa以上，斷裂延伸率可達到15％以上，合金具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。
1.一種高強度、高延伸率多組元合金，其特征在于：所述多組元合金成分按質(zhì)量分數(shù)計包括：al：3.5-7.2％、co：19.9-23.3％、cr：12.3-16.5％、fe：22.5-26.2％、w：9.6-14.2％，余量為ni和不可避免的雜質(zhì)。
2.權(quán)利要求1所述的一種高強度、高延伸率多組元合金的制備方法，其特征在于：所述制備方法包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中，熔煉過程進行翻面熔煉，翻面熔煉次數(shù)為2-4次，每次翻面熔煉時間為3-5min，熔煉溫度為3000-3500℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，均質(zhì)化處理溫度為1000-1200℃，保溫時間為6-12h。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中多火次鍛造包括開胚鍛造和熱軋，所述開胚鍛造的溫度為1200℃，熱軋溫度為1050℃，單次軋制變形量≤10％，熱軋累積變形量≥60％。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中分段熱處理具體包括：將所述熱加工合金在500-600℃條件下保溫1-4h，隨后將熱加工合金加熱到800-900℃，并保溫0.5-3h，最后將熱加工合金空冷。