[發(fā)明專利]一種高熵合金組合物、高熵合金薄膜及高熵合金靶材和薄膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010316745.4
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111549301B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏原;許億;李光
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00;C23C14/14;C23C14/35
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種高熵合金組合物、高熵合金薄膜及高熵合金靶材和薄膜的制備方法，組合物包括Al、Cr、Ti、Gd和Zr；薄膜為通過組合物經(jīng)真空熔煉和磁控濺射制得。本發(fā)明的實(shí)施方式具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、特定的原料種類之間的協(xié)同配合使最終得到的高熵合金薄膜具有優(yōu)異的耐高溫、抗腐蝕和高強(qiáng)度等優(yōu)異性能；2、利用磁控濺射的方法，將鑄態(tài)時(shí)晶態(tài)的AlCrTiGdZr合金轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)的薄膜，極大的提高了薄膜的致密性，減少了薄膜的缺陷，進(jìn)一步提高薄膜的性能，使其具有更為廣闊的應(yīng)用前景；3、整個(gè)操作過程可以在室溫下進(jìn)行，且無污染排放物生成，使整個(gè)制備具有高效清潔的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及合金材料領(lǐng)域，具體涉及一種高熵合金組合物、高熵合金薄膜及高熵合金靶材和薄膜的制備方法。

背景技術(shù)

高熵合金材料在04年被提出后，由于其潛在的突破傳統(tǒng)合金性能的可能性，而使其受到了廣泛的關(guān)注。基于最初關(guān)于FeCoNiCrCuAl系高熵合金的研究為基礎(chǔ)，高熵合金的許多機(jī)理都得到了多樣化的研究，目前，具有高硬度、軟磁性、高電阻的高熵合金都有被制造，且常見的高熵合金制備方法主要包括真空熔煉法、粉末冶金法、機(jī)械熔煉法等。

但是，高熵合金一旦被投入實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，則對其力學(xué)性能也往往具有一定的要求，而一般的高熵合金(尤其是常規(guī)方式得到的塊狀高熵合金)在對于力學(xué)性能的要求方面也往往難以滿足。同時(shí)，由于高熵合金制備理論體系的不完善，導(dǎo)致高熵合金的應(yīng)用前景也不明確。尤其是在環(huán)境復(fù)雜的條件下使用，則無疑需要其滿足高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕等多種性能，而對于此類具有多種差異明顯的性能集合于一體的高熵合金則更是鮮有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種高熵合金組合物、高熵合金薄膜及高熵合金靶材和薄膜的制備方法，以通過對材料和制備方法的控制，來達(dá)到具有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度等優(yōu)異性能集于一體的高熵合金材料。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施方式提供如下技術(shù)方案：

在本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種高熵合金組合物，包括Al、Cr、Ti、Gd和Zr。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，以所述高熵合金靶材的總原子數(shù)為基準(zhǔn)，Al的原子數(shù)占比為10～35％，Cr的原子數(shù)占比為10～35％，Ti的原子數(shù)占比為10～25％，Gd的原子數(shù)占比為10～25％，Zr的原子數(shù)占比為10～25％。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，以所述高熵合金靶材的總原子數(shù)為基準(zhǔn)，Al的原子數(shù)占比為20～25％，Cr的原子數(shù)占比為20～25％，Ti的原子數(shù)占比為15～25％，Gd的原子數(shù)占比為10～15％，Zr的原子數(shù)占比為10～15％。

在本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供了一種高熵合金薄膜，所述高熵合金薄膜為通過上述所述的高熵合金組合物形成的致密的非晶薄膜。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述高熵合金薄膜的厚度為1～2μm。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述高熵合金薄膜與所述高熵合金組合物中相對應(yīng)的元素的原子數(shù)之比各自為0.9～1.1。

在本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供了一種高熵合金靶材的制備方法，包括將上述所述的高熵合金組合物經(jīng)真空熔煉，制得高熵合金靶材。

在本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供了一種高熵合金薄膜的制備方法，包括將上述所述的高熵合金靶材經(jīng)磁控濺射，制得高熵合金薄膜。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述磁控濺射為直流磁控濺射，且所述直流磁控濺射具體包括：

S100、將基片和所述高熵合金靶材相對置于真空室中，抽真空至真空度不高于5×10^-3Pa；

S200、向真空室中通入惰性氣體至真空度為0.3～1.5Pa，對基片和所述高熵合金靶材進(jìn)行清洗；