把五種以上金屬混成一鍋“高熵湯”,再讓它在真空單輥旋淬爐里“秒凍”成微米級帶材——這套操作正成為高熵合金走出實驗室的“加速器”。 一、為什么必須“旋淬”?
傳統鑄造的高熵合金晶粒粗大、偏析嚴重,軋制易裂。單輥旋淬用高速旋轉的銅輥把熔體從1200–1500℃拉到室溫,冷卻速率≈10?K/s,原子“來不及排隊”直接形成納米晶/非晶混合帶材,成分均勻性±0.3%,幾乎零偏析。
二、真空環境是“生命線”
高熵合金含Cr、Al、Ti等活潑元素,10?³Pa的真空度可把氧分壓降到10??Pa,避免形成Al?O?夾雜;爐內加鉬反射屏,減少熔池輻射散熱,溫度波動≤±5℃,保證工藝窗口僅50℃的合金也能穩定出帶。
三、工藝“三劍客”
1.過熱度:熔體溫度=液相線+150℃,黏度降一個量級,甩帶更平展。
2.射流速度:氬壓0.05 MPa推動熔體從φ0.6 mm氮化硼噴嘴噴出,流速控制在8–12 m/s,與輥速匹配,形成“潤濕線”而非飛濺。
3.輥面粗糙度:Ra≤0.4μm,鍍0.1 mm鉻后再拋光,帶材鏡面反射,后續激光刻蝕無需再拋光,直接做柔性電子基底。
四、現場案例
CoCrFeMnNi“經典高熵”在真空單輥旋淬爐內一次成帶30μm,抗拉強度從鑄態500 MPa提升到950 MPa,延伸率仍保持15%;XRD顯示晶粒尺寸由50μm細化到0.8μm,帶材可180°對折不斷。手機折疊屏鉸鏈原型件已用該材料通過20萬次彎折測試。
五、小貼士
1.每爐后銅輥需用無水乙醇+鹿皮擦拭,防止鈦元素粘輥形成“黑疤”,導致帶厚跳變。
2.收卷室充0.1 MPa氬氣,避免薄帶氧化變色,同時給帶材微正壓,減少卷取折皺。
3.連續噴帶超過2 h,用紅外測溫輥面溫度>80℃時必須降速或間歇,否則冷卻速率下降,晶粒粗化。
真空單輥旋淬爐讓高熵合金擺脫“笨重鑄錠”形象,以千米級帶材走向微電子、機器人、航天等輕量化場景;快速凝固+真空潔凈,正把“熵”變成“性能”,把多元合金推向工業量產快車道。