[發明專利]一種軟磁性FeCoNiMB高熵塊體非晶合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201510293400.0
• 申請日: 2015-06-01
• 公開（公告）號: CN104878324B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 張偉;齊天龍;李艷輝
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00;C22C30/00;C22C1/03;H01F1/153
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 關慧貞,梅洪玉

技術領域

本發明涉及一種具有軟磁性的FeCoNiMB(M代表P、C和Si中的至少1種元素)高熵塊體非晶合金及其制備方法，屬于新材料及其制備技術領域。

背景技術

傳統的合金設計方法基本都是以一種或兩種元素作為主要組元，再通過合金化其他元素來調整合金的組織、結構或性能以滿足應用需求。2004年，葉均蔚等學者突破傳統合金設計框架，提出了多主元合金這一新的合金設計理念。多主元合金，或稱為高熵合金，最初指合金由五種或五種以上主元按照等原子比或近似原子比組成，且每種組元都在5％–35％之間。隨著高熵合金的不斷發展，目前由四種主元按等(或近似)原子比組成的合金也可以稱為高熵合金。由于高混合熵效應，高熵合金易于形成單一的面心立方、體心立方、或面心立方和體心立方混合的固溶體結構。在性能方面，高熵合金通常顯示出高強度、高硬度、良好的耐磨性以及抗高溫氧化性等優異的性能。

非晶合金，指在結構上原子排列呈現短程有序而長程無序的一類合金。一般認為，當非晶合金在三維尺度上都超過1mm，可稱之為塊體非晶合金。該類合金因其獨特的原子排列結構而具有優異的性能，如高強度、大的彈性變形能力、良好的耐腐蝕等。特別是鐵基非晶合金還表現出優異的軟磁性能。

高熵合金和非晶合金因其獨特的性能而具有廣闊的應用前景。但這兩類合金因成分和結構上的差異較大，基本是各自獨立發展的。2002年，日本東北大學Ma等人制備出臨界直徑為1.5mm的Ti₂₀Zr₂₀Hf₂₀Cu₂₀Ni₂₀塊體非晶合金[Mater?Trans,2002(43):277]。因該非晶合金成分同時滿足高熵合金的成分特征，人們意識到在某些特定合金系內，高熵合金可形成非晶結構，進而發展出一類新的合金，即高熵非晶合金。隨后人們在許多高熵合金系中都成功制備出高熵塊體非晶合金，如Zn₂₀Ca₂₀Sr₂₀Yb₂₀(Li_0.55Mg_0.45)₂₀[Appl?Phys?Lett,2011(98):141913]、Pd₂₀Pt₂₀Cu₂₀Ni₂₀P₂₀[Intermetallics,2011(19):1546]、Sr₂₀Ca₂₀Yb₂₀Mg₂₀Zn₂₀[J?Mater?Res,2012(27):2593]、Sr₂₀Ca₂₀Yb₂₀Mg₂₀(Zn_0.5Cu_0.5)₂₀[J?Mater?Res,2012(27):2593]、Ti₂₀Zr₂₀Cu₂₀Ni₂₀Be₂₀[J?Non?Cryst?Solids,2013(364):9]和Ti_16.7Zr_16.7Hf_16.7Cu_16.7Ni_16.7Be_16.7[Mater?Lett,2014(125):151]等。與傳統晶態合金相比，這些高熵塊體非晶合金都表現出更高的強度，但是他們的塑性變形能力一般較低。在目前發展的眾多高熵塊體非晶合金體系中，人們一般側重其力學性能方面的研究，而對其功能特性，如磁性能的研究較少。最近，寧波材料所成功研制成功了臨界直徑為1mm的Gd₂₀Tb₂₀Dy₂₀Al₂₀M₂₀(M代表Fe、Co或Ni元素)[Intermetallics,2015(58):31]和Ho₂₀Er₂₀Co₂₀Al₂₀RE₂₀(RE代表Gd、Dy或Tm元素)[J?Appl?Phys,2015(117):073902]高熵塊體非晶合金。該系列高熵塊體非晶合金具有優異的磁制冷效應，可用做磁制冷工質材料。北京科技大學的Zuo等人報道了具有體心立方結構的Fe₂₅Co₂₅Ni₂₅Al₂₅高熵合金，該合金顯示出101.8emu/g的飽和磁化強度和224.4A/m的矯頑力[JMagnMagn?Mater,2014(371):60]，但到目前為止，還未有具有軟磁性能的高熵塊體非晶合金被報道。