[發(fā)明專利]一種制備AlFeMnTiZr高熵合金的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710426920.3
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107059063B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊瑞嵩;蔣智煒
• 申請（專利權(quán)）人: 四川理工學(xué)院
• 主分類號: C25C3/36
• 分類號: C25C3/36;C25C7/02;C22C30/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 呂玲

本發(fā)明屬于新材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種制備AlFeMnTiZr高熵合金的方法。該方法公開了一種制備AlFeMnTiZr高熵合金的方法，1）將TiO₂、MnO₂、ZrO₂、Fe₂O₃粉末混合均勻后燒結(jié)制成試片，作為熔鹽電解的陰極；2）將高純石墨棒作為陽極；3）采用NaF?AlF₃?CaF₂?Al₂O₃為熔鹽體系進(jìn)行電解得到AlFeMnTiZr高熵合金。本發(fā)明采用熔鹽電解法制備AlFeMnTiZr高熵合金，為制備AlFeMnTiZr高熵合金提供了新的思路，將會促進(jìn)制備AlFeMnTiZr高熵合金的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。采用本方法制備得到的產(chǎn)物純度高，工藝過程易于產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種制備AlFeMnTiZr高熵合金的方法。

背景技術(shù)

高熵合金具有較高的強(qiáng)度，良好的耐磨性、高加工硬化，耐高溫軟化、耐高溫氧化、耐腐蝕和高電阻率等優(yōu)異性能或這些優(yōu)異特性的組合，這是傳統(tǒng)多元合金所無法比擬的。目前，高熵合金在多個領(lǐng)域得到應(yīng)用，如可用作高速切削刀具、高爾夫球頭打擊面、油壓氣壓桿、鋼管及輥壓筒的硬面、高頻軟磁薄膜等。高熵合金所表現(xiàn)出來的優(yōu)異耐蝕性能，使其在化學(xué)工廠、船舶等領(lǐng)域的應(yīng)用也具有一席之地。此外，在電熱材料，除氫材料，在IC擴(kuò)散阻絕層和微機(jī)電加工原件等工業(yè)領(lǐng)域也有著較為廣闊的發(fā)展前景。

目前常見的高熵合金制備方法主要有真空熔煉法、粉末冶金法、機(jī)械合金化法等，各種方法都有其優(yōu)勢和劣勢，根據(jù)高熵合金的用途、性能來選擇合適的制備方法與工藝是高熵合金進(jìn)一步發(fā)展壯大的核心思路。目前，關(guān)于高熵合金的制備機(jī)理與選擇具體組元元素的理論研究較少，但隨著高熵合金制備工藝的改進(jìn)必然使高熵合金應(yīng)用領(lǐng)域得到擴(kuò)大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是針對上述問題，提供一種制備AlFeMnTiZr高熵合金的方法。該方法可以解決現(xiàn)有方法復(fù)雜，或者制備得到的產(chǎn)物純度不高的問題。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

本發(fā)明制備AlFeMnTiZr高熵合金的方法，其制備步驟為：

1）采用行星球磨機(jī)將TiO₂、MnO₂、ZrO₂、Fe₂O₃粉末以摩爾比0.6-1.4 : 0.5-1.5 :0.6-1.4 : 0.3-0.9混合球磨，工藝參數(shù)為150-300轉(zhuǎn)/min，球磨1-5h。將混合均勻后的粉末在壓片機(jī)上以10-20MPa的壓力將粉末壓制成型。將壓制成型后試樣在馬弗爐中加熱至800-1000℃保溫4-10h燒結(jié)后作為熔鹽電解的陰極。采用高純石墨棒作為熔鹽電解的陽極。

2）按摩爾比為0.9-2.4 : 0.5-1.5 : 0.1-0.5 : 0.1-0.5稱量NaF、AlF₃、CaF₂、Al₂O₃粉末并混合均勻，作為熔鹽介質(zhì)。

3）熔鹽電解工藝為：將熔鹽介質(zhì)放入石墨坩堝內(nèi)，然后置于電阻爐內(nèi)加熱至900-1100℃保溫30-90min，然后插入電極，電解5-10h。整個過程需采用氬氣保護(hù)。電解裝置示意圖見附圖1。在石墨坩堝中放入熔鹽介質(zhì)，再把石墨坩堝放入電阻爐中加熱至300℃，然后開始通入氬氣以防止石墨坩堝的氧化和熔鹽介質(zhì)的揮發(fā)。當(dāng)溫度達(dá)到900-1100℃并穩(wěn)定后，放入陰極和陽極，預(yù)熱5-15min，通電開始電解，電解時間5-10h。全程需采用氬氣保護(hù)。

4）將電解后的陰極產(chǎn)物，經(jīng)蒸餾水充分沖洗，然后干燥得到AlFeMnTiZr高熵合金。

本發(fā)明的積極效果體現(xiàn)在：

（一）產(chǎn)物純度高，工藝過程易于產(chǎn)業(yè)化。