[發(fā)明專利]抗菌抗病毒CoCrCuFeNi高熵合金及其激光選區(qū)熔化原位合金化方法和應用

有效

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• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113458418B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設計）人: 張德良;徐大可;高靖博;金宇婷;周恩澤
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;C22C30/02;B33Y10/00;B33Y70/00;B33Y80/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種抗菌抗病毒CoCrCuFeNi高熵合金及其激光選區(qū)熔化原位合金化方法和應用，屬于高熵合金技術領域。該抗菌抗病毒CoCrCuFeNi高熵合金的激光選區(qū)熔化原位合金化方法是將預合金化的CoCrFeNi粉末和Cu粉末混合，得到混合粉末；將混合粉末逐層平鋪，采用激光為能量源進行激光選區(qū)熔化，該方法將激光選區(qū)熔化技術與抗菌抗病毒高熵合金結合，并且在激光選區(qū)熔化過程中，實現原位合金化，提高了合金開發(fā)效率，得到了均勻單相的面心立方的高熵合金，制備出具有廣譜抗菌抗病毒能力和良好力學性能的準等原子比CoCrFeCuNi高熵合金。

技術領域

本發(fā)明涉及高熵合金技術領域，具體涉及一種抗菌抗病毒CoCrCuFeNi高熵合金及其激光選區(qū)熔化原位合金化方法和應用。

背景技術

微生物腐蝕被認為是造成許多災難性腐蝕失效的直接原因。據報道，每年總腐蝕損失中約有20％是由于微生物腐蝕造成的，其相關的損失成本高達數十億美元。此外，席卷全球至今的新型冠狀病毒也更讓人們意識到對日常生活中經常性接觸材料殺菌消毒的重要性。長期以來，開發(fā)材料的重要策略是根據主要性能要求選擇主要成分，并通過添加其他元素進行合金化來賦予其次要性能。因此，材料科學家向合金中添加天然抗菌抗病毒元素，例如銅和銀，以設計具有抗菌抗病毒能力的金屬材料(指本身具有抑制或殺死微生物和病毒的一類新型功能材料)。然而，含銅/銀金屬的抗菌抗病毒機理主要取決于銅和銀離子的釋放，這使得材料的力學性能和耐蝕性能受到限制。因此，需要開發(fā)一種新的合金化方法將抗菌抗病毒元素加入合金中同時仍保持合金優(yōu)異的力學性能和耐腐蝕性能。

在“材料設計”領域，提出了一種新的合金設計理念，即通過制備由幾種主要成分組成相等或近似相等比例的合金。多組分材料表現出四個“核心”特性：高熵，晶格畸變，緩慢擴散和雞尾酒效應，這類新合金稱為高熵合金。使用高熵合金的概念，可以添加大量的銅/銀來設計新型的抗菌抗病毒合金，并添加鐵以提高可成形性，添加鉻以提高耐蝕性和添加鎳以防止脆性，從而仍保持出色的力學性能和耐腐蝕性能。科研人員以此為背景開展了大量的工作。

盡管抗菌抗病毒高熵合金在許多應用中有大量需求，但是，第一：傳統(tǒng)工藝(鑄造等)使得復雜形狀或結構制造受到嚴重限制，特別是應用在醫(yī)療器械上的結構件的制造，其涉及的是整體成形技術；第二：傳統(tǒng)工藝制得的抗菌抗病毒高熵合金抗菌抗病毒并不顯著。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種抗菌抗病毒CoCrCuFeNi高熵合金及其激光選區(qū)熔化原位合金化方法和應用，本發(fā)明從抗菌抗病毒高熵合金的材料設計和制備出發(fā)，將激光選區(qū)熔化技術與抗菌抗病毒高熵合金結合，并且在激光選區(qū)熔化過程中，實現原位合金化，從而提供合適的解決方案，其提高了合金開發(fā)效率，得到了均勻單相的面心立方的高熵合金，制備出具有廣譜抗菌抗病毒能力和良好力學性能的準等原子比CoCrFeCuNi高熵合金。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明的一種抗菌抗病毒CoCrCuFeNi高熵合金的激光選區(qū)熔化原位合金化方法，包括以下步驟：

步驟1：準備

將預合金化的CoCrFeNi粉末和Cu粉末混合，得到混合粉末；將混合粉末平鋪在基體材料表面，其中，鋪粉厚度0.03-0.05mm；

所述的混合粉末中，包括的成分及各個成分的原子摩爾比為，Co：Cr：Cu：Fe：Ni＝(0.9～1.1):(0.9～1.1):(0.9～1.1):(0.9～1.1):(0.9～1.1)，更優(yōu)選為1:1:1:1:1；

步驟2：激光選區(qū)熔化