真空單輥旋淬爐在高熵合金材料處理上的應用

更新時間：2025-10-23 點擊次數：420

　　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。