[發(fā)明專利]一種亞穩(wěn)態(tài)面心立方相塊體鈷金屬及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110418545.0
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN103157793A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟慶坤;趙新青
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B22F3/16
• 分類號: B22F3/16;C22C19/07;C22B23/02
• 代理公司: 北京金恒聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11324
• 代理人: 李強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及亞穩(wěn)材料領(lǐng)域，具體的是涉及一種亞穩(wěn)態(tài)面心立方相塊體鈷金屬，本發(fā)明還涉及該亞穩(wěn)態(tài)面心立方相塊體鈷金屬的制備方法。

背景技術(shù)

鈷(Co)具有優(yōu)良的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，是制造高強(qiáng)度合金、耐高溫合金、硬質(zhì)合金、磁性材料和催化劑等的重要材料，應(yīng)用非常廣泛。常規(guī)塊體Co金屬具有兩種晶體結(jié)構(gòu)，在同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度(420℃附近)以上保持面心立方(fcc)相，而在此溫度以下則保持密排六方(hcp)相。由于納米Co微粒在超高磁記錄領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，近些年納米Co(晶粒)微粒的制備研究開始受到關(guān)注。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明^[1，2]納米尺度的Co(晶粒)微粒或者薄膜可以在室溫下保持其高溫相，即fcc相，也就是說Co(晶粒)微粒可以在室溫下保持亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)。Zhao^[3，4]等人的研究表明，納米、亞微米和微米尺寸的Co微粒都具有在室溫下保持亞穩(wěn)fcc相的特性。他們發(fā)現(xiàn)在相當(dāng)寬的尺度范圍內(nèi)，Co微粒的晶體結(jié)構(gòu)和尺寸無關(guān)，而取決于制備過程或者加工過程中微粒的熱經(jīng)歷，即：Co微粒只要在制備和加工過程中經(jīng)歷了高于同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的溫度，則在隨后的冷卻中將一直保持亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)至室溫或低溫。只有當(dāng)微粒尺寸足夠大(至少數(shù)十微米)，高溫冷卻時Co微粒才可能發(fā)生fcc-hcp相變。Wen等人采用表面機(jī)械納米化(SMAT)^[5]的方法在Co板上制備一層厚約20μm納米晶Co金屬薄膜。該薄膜在室溫下由fcc相和hcp相組成，fcc相的最高含可以達(dá)到17％。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種亞穩(wěn)態(tài)面心立方相塊體鈷金屬的制備方法，其特征在于包括：

取預(yù)定重量的鈷粉；

壓結(jié)步驟，將所取的鈷粉壓制成所需形狀的素坯；

燒結(jié)步驟，將壓制所得的素坯在預(yù)定的溫度、時間和氣氛下進(jìn)行燒結(jié)。

根據(jù)本發(fā)明的一個進(jìn)一步的方面，提供了用上述方法制備的亞穩(wěn)態(tài)面心立方相塊體鈷金屬。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種亞穩(wěn)態(tài)面心立方相塊體鈷金屬，其特征在于，采用CuKa靶，該金屬的X射線衍射圖譜在扣除背底和剝離Ka2后，fcc相(200)晶面衍射峰高度與hcp相(101)晶面衍射峰高度的比值大于0.5。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1中所采用Co粉的XRD圖譜。

圖2為實(shí)施例1中1200℃×1小時空冷所得燒結(jié)亞穩(wěn)塊體的XRD圖譜。

圖3為實(shí)施例6中1000℃×1小時水淬所得燒結(jié)亞穩(wěn)塊體的XRD圖譜。

圖4為實(shí)施例7中1000℃×1小時空冷所得燒結(jié)亞穩(wěn)塊體的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

圖5a為實(shí)施例8中1^#試樣的磁化強(qiáng)度-磁場強(qiáng)度曲線。

圖5b為實(shí)施例8中2^#試樣的磁化強(qiáng)度-磁場強(qiáng)度曲線。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明針對上述技術(shù)現(xiàn)狀，提供了一種亞穩(wěn)態(tài)面心立方相塊體鈷金屬，本發(fā)明還提供了一種亞穩(wěn)態(tài)面心立方相塊體鈷金屬的制備方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種亞穩(wěn)態(tài)面心立方相塊體鈷金屬，其特征在于，采用CuKa靶，該金屬的X射線衍射(XRD)圖譜在扣除背底和剝離Ka₂后，fcc相(200)晶面衍射峰高度與hcp相(101)晶面衍射峰高度的比值{記作：(200)_fcc/(101)_hcp}大于0.5。

(本說明書中使用(200)_fcc/(101)_hcp表示粉末以及燒結(jié)塊體鈷金屬中兩相的相對含量，它的具體意義是：采用CuKa靶，金屬的XRD圖譜在扣除背底和剝離Ka₂后，fcc相(200)晶面衍射峰高度與hcp相(101)晶面衍射峰高度的比值)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種亞穩(wěn)態(tài)面心立方相塊體鈷金屬的制備方法，其特征在于包括：

取預(yù)定重量的鈷粉；

壓結(jié)步驟，將所取的鈷粉壓制成所需形狀的素坯；

燒結(jié)步驟，將壓制所得的素坯在預(yù)定的溫度、時間和氣氛下進(jìn)行燒結(jié)。

根據(jù)本發(fā)明的一個進(jìn)一步的方面，上述預(yù)定重量根據(jù)所述塊體鈷金屬的厚度和所用模具的大小確定；上述壓結(jié)步驟系使用磨具在壓片機(jī)上進(jìn)行。