[發明專利]雙層密排六方結構的高熵合金

有效

• 申請號: 202010018097.4
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111172445B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 于鵬飛;李工;劉日平
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張建

本發明公開一種雙層密排六方結構的高熵合金，屬于稀土合金材料技術領域，其成分是La_xCe_xPr_xNd_x，其中x為原子數百分數x＝25，或La_xCe_xPr_xNd_xSm_x，其中x為原子數百分數x＝20，采用高純氬氣保護條件下，高真空電弧熔煉爐熔煉而成；本發明的高熵合金由輕稀土單質鑭、鈰、鐠、釹、釤(La、Ce、Pr、Nd、Sm)制備，通過X射線衍射儀獲得該高熵合金的X射線衍射譜，確定所制備的輕稀土高熵合金的晶體結構為雙層密排六方結構。利用原位高壓同步輻射X射線技術，確定其在高壓下具有面心立方(fcc)和扭曲面心立方(dfcc)兩種高壓相結構。

技術領域

本發明涉及稀土合金材料技術領域，尤其是一種完全由輕稀土組成的雙層密排六方結構高熵合金。

背景技術

稀土元素具有相似的晶體結構、相近的原子半徑和電負性，彼此之間可以形成無限固溶體合金。因此，將稀土元素按照等原子百分比合金化，可以獲得稀土高熵合金，其具有優異的磁性能，是良好的磁制冷材料，引起了材料科學工作者的廣泛關注。根據稀土元素原子電子層結構和物理化學性質，以及它們在礦物中共生情況和不同的離子半徑可產生不同性質的特征，十七種稀土元素通常分為兩組：輕稀土：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪；重稀土：釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔。目前，稀土高熵合金研究主要以重稀土(Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Lu)元素組成的重稀土高熵合金為主，如YGdTbDyLu、GdTbDyTmLu,DyGdHoTbY、GdDyErHoTb和DyGdHoTbY等，重稀土高熵合金具有密排六方晶體結構。少量輕稀土元素添加并不改變重稀土高熵合金的晶體結構，GdHoLaTbY，LaGdHoYCe等仍然保持密排六方結構。輕稀土元素La、Pr、Nd和Sm常溫常壓下都具有雙層密排六方結構，而Ce具有面心立方(fcc)和雙層密排六方(dhcp)兩種結構。

在壓力下稀土單質具有豐富的相變，由于導帶d電子的特征，隨著壓力的升高，使得三價稀土元素，從La到Lu(除了Eu和Yb以外)表現出相似的晶體結構變化過程：hcp→Sm-type→dhcp→fcc，并且其相變壓力隨原子序數增大而提高。隨著壓力增大，將產生扭曲的fcc結構。進一步增大壓力，部分稀土元素將轉變成低對稱性的結構，并伴隨著體積塌縮。重稀土高熵合金YGdDyHoTb在高壓下具有類似的相變過程，然而，完全由輕稀土元素形成的高熵合金及其高壓下的相結構很少有報道。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種具有壓致多形態轉變的雙層密排六方結構的高熵合金。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種雙層密排六方結構的高熵合金，其成分是La_xCe_xPr_xNd_x，其中x為原子數百分數x＝25。

本發明技術方案的進一步改進在于：La_xCe_xPr_xNd_x合金在高壓下均具有面心立方和扭曲面心立方兩種結構。

本發明技術方案的進一步改進在于：制備方法如下：

(1)按照等原子百分比稱取純度為99.5wt％-99.9wt％的La：25％，Ce：25％，Pr：25％，Nd：25％作為原料；

(2)將上述原料成分混合均勻放入高真空電弧熔煉爐熔煉中，在高純氬氣保護氣氛下進行熔煉4～5次，在水冷銅模中冷卻得到合金鈕扣錠。

本發明技術方案的進一步改進在于：檢測方法如下：