[發(fā)明專利]燒結(jié)納米晶合金

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480014408.2
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN105263857A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 克里斯托弗·A·舒;曼蘇·帕克
• 申請（專利權(quán)）人: 麻省理工學(xué)院
• 主分類號: B82Y30/00
• 分類號: B82Y30/00;C22C27/04;C22C27/06
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

相關(guān)申請

本申請要求2013年3月14日提交的美國臨時申請序列第61/784,743號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

關(guān)于聯(lián)邦政府資助研究的聲明

本發(fā)明是在國防部的國防威脅降低局(DTRA)授予的基金撥款號No.HDTRA1-11-1-0062以及美國陸軍研究辦公室授予的基金撥款號No.W911NF-09-1-0422的政府資助下完成的。美國政府對本發(fā)明享有一定權(quán)利。

背景技術(shù)

納米晶材料可能易受晶粒生長的影響。該易受影響性可能使得難以利用已有燒結(jié)技術(shù)來制造相對密度高且晶粒尺寸小的塊體納米晶材料。另外，該易受影響性可能會限制燒結(jié)納米晶材料在沒有經(jīng)歷不期望的晶粒生長的情況下進(jìn)行后燒結(jié)工藝技術(shù)的能力。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于前述內(nèi)容，本發(fā)明人認(rèn)識到且重視具有受控晶粒尺寸的納米晶合金的優(yōu)點。具有受控晶粒尺寸的納米晶合金可以通過燒結(jié)多個納米晶微粒來制造。

因此，在一個實施方案中提供了一種方法，其包括：燒結(jié)多個納米晶微粒以形成納米晶合金。納米晶微粒中的至少一些納米晶微粒可以包括非平衡相，所述非平衡相包括第一金屬材料和第二金屬材料。第一金屬材料可溶于第二金屬材料中。

在另一個實施方案中，提供了一種方法，其包括燒結(jié)多個納米晶微粒以形成納米晶合金。納米晶微粒中的至少一些納米晶微?？梢园ǚ瞧胶庀?，所述非平衡相含有第一金屬材料和第二金屬材料。燒結(jié)可以包括第一燒結(jié)溫度，并且第一燒結(jié)溫度可以低于燒結(jié)不含所述第二金屬材料的所述第一金屬材料所需的第二燒結(jié)溫度。

在另一個實施方案中，提供了一種燒結(jié)納米晶合金，其包括鎢和鉻中的至少之一，其中納米晶合金具有至少約90％的相對密度。在一個實施方案中，該燒結(jié)納米晶合金包含鎢。在另一個實施方案中，該燒結(jié)納米晶合金包含鎢和鉻兩者。

因此，在一個實施方案中提供的是一種方法，其包括：燒結(jié)多個納米晶微粒以形成納米晶合金。納米晶微粒中的至少一些納米晶微?？梢园ǚ瞧胶庀唷Ｋ龇瞧胶庀喟谝唤饘俨牧虾偷诙饘俨牧?。第一金屬材料可溶于第二金屬材料中。納米晶合金具有至少約90％的相對密度。

應(yīng)該理解的是，前述構(gòu)思以及在下面更為詳細(xì)地描述的另外的構(gòu)思(假設(shè)這樣的構(gòu)思沒有相互不一致)的所有組成被認(rèn)為是在本文中公開的創(chuàng)新性主題的一部分。特別地，在該公開內(nèi)容的末尾處的所要求保護(hù)的主題的所有組成被認(rèn)為是在本文中公開的創(chuàng)新性主題的一部分。還應(yīng)該理解的是，在本文中所明確采用的可能出現(xiàn)在通過引用并入的任何公開內(nèi)容中的術(shù)語應(yīng)該取與在本文中公開的具體構(gòu)思最為一致的意思。

附圖說明

技術(shù)人員將理解的是，附圖主要用于說明目的并且非旨在限制在本文中公開的創(chuàng)新性主題的范圍。附圖不一定成比例；在一些情況下，在本文中公開的創(chuàng)新性主題的各個方面可能在附圖中被夸大或放大地示出以有利于理解不同的特征。在附圖中，類似的附圖標(biāo)記一般指代類似的特征(例如，功能上類似和/或結(jié)構(gòu)上類似的元件)。

圖1(a)至圖1(b)分別示出在一個實施方案中納米晶Ni-W合金根據(jù)晶粒尺寸的硬度和對于納米晶Ni-W合金的分解的活化體積。

圖2(a)至圖2(d)示出在一個實施方案中的Ni-W合金樣品的SEM圖像。

圖3(a)至圖3(b)分別示出在一個實施方案中根據(jù)晶粒尺寸的由于溶質(zhì)偏析而引起的經(jīng)典自由能曲線和自由度和在一個實施方案中根據(jù)晶粒尺寸的合金中的一般形式的晶界能。

圖4示出在一個實施方案中對于不同的溶質(zhì)濃度和摻雜物尺寸的過剩焓的曲線。

圖5示出在一個實施方案中在各種退火溫度下鎢粉末的晶粒尺寸。

圖6(a)至圖6(b)分別示出在一個實施方案中三種過渡金屬活化劑的鎢壓塊對于不同數(shù)量的層的線性收縮率和在一個實施方案中具有四種添加劑單層的不同鎢合金根據(jù)不同溫度的線性收縮率。

圖7(a)至圖7(b)分別示出Ti-W的相圖和V-W的相圖。

圖8(a)至圖8(b)分別示出Sc-W的相圖和Cr-W的相圖。

圖9(a)至圖9(b)分別示出Ni-Ti的相圖和Pd-Ti的相圖。

圖10(a)至圖10(b)分別示出Ni-V的相圖和Pd-V的相圖。

圖11(a)至圖11(b)分別示出Cr-Pd的相圖和Cr-Ni的相圖。

圖12(a)至圖12(b)分別示出Pd-Sc的相圖和Ni-Sc的相圖。

圖13示出在1477℃下的W-Ti-Ni三元相圖。