[發明專利]一種高通量篩選用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201810058761.0
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108359948B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 張勇;邢秋瑋;張蔚冉
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/14;C22C30/00;C22C45/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種高通量篩選用Cr?Fe?V?Ta?W系高熵合金薄膜及其制備方法，屬于高熵合金領域。本發明提供的高通量篩選用Cr?Fe?V?Ta?W系高熵合金薄膜，成分表達式為：(Cr_aFe_bV_c)_100?x(Ta_dW_e)_x，6x100；a、b和c的取值滿足Cr、Fe和V中任意兩種元素的物質的量之差不超過各元素總物質的量的2％；d和e的取值滿足Ta和W的物質的量之差不超過各元素總物質的量的3％；所述高通量篩選用Cr?Fe?V?Ta?W系高熵合金薄膜的橫向為相同成分，縱向Cr、Fe和V的原子百分含量呈梯度分布。本發明方法簡單，通量高，能夠通過一次共濺射得到成分梯度分布的高通量篩選用Cr?Fe?V?Ta?W系高熵合金薄膜。

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，特別涉及一種高通量篩選用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜及其制備方法。

背景技術

高熵合金一般被定義為由五個或五個以上的元素組元，按照等原子比或接近于等原子比合金化而形成的合金，在硬度、抗壓強度、韌性、熱穩定性等方面具有潛在的顯著優于常規金屬材料特質。其中，高熵合金薄膜在耐腐蝕涂層、光熱轉化涂層以及耐輻照材料領域具有廣闊的應用前景，受到大量研究與關注。1983年，Bloom等提出了低活化材料的概念，并提出材料的成分設計應加入具有低的長期放射活性的元素，如釩、鉭、鎢等。以低活化元素作為主元的高熵合金薄膜材料在具備上述良好性能的基礎上兼具低活化性，有望在輻照環境下得到應用。

高熵合金具有組元多、成分復雜多變等特點。然而，目前尋找性能優異的高熵合金材料大部分是基于其相形成規律與“雞尾酒效應”進行成分設計與性能預估。這種方法本質上仍以試錯法為主，需要分別制備多種成分的高熵合金薄膜樣品，然后進行篩選。現有技術的成本高效率低，極大的阻礙了低活化高熵合金這一新型材料的發展與工業化應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高通量篩選用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜及其制備方法。本發明提供的高通量篩選用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜具有縱向成分梯度，能夠作為高熵合金薄膜材料的樣品庫。

本發明提供了一種高通量篩選用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜，其成分表達式為：

(Cr_aFe_bV_c)_100-x(Ta_dW_e)_x，6x100；

a、b和c的取值滿足Cr、Fe和V中任意兩種元素的物質的量之差不超過各元素總物質的量的2％；

d和e的取值滿足Ta和W的物質的量之差不超過各元素總物質的量的3％；

所述高通量篩選用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜的橫向為相同成分，縱向薄膜中Cr、Fe和V的縱向含量呈梯度下降分布，相應的Ta和W的縱向含量呈梯度上升分布。

優選的，所述Cr、Fe和V的在基片中心位置±4cm范圍內成分梯度變化率為2～3％·cm^-1，所述Ta、W的在該范圍內成分梯度變化率為4～5％·cm^-1。

優選的，所述高通量篩選用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜的橫向為相同相結構，縱向的相組成隨Cr、Fe和V的含量的降低由非晶態結構向體心立方結構轉變。

本發明還提供了上述高通量篩選用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照上述技術方案所述成分提供靶材；