[發(fā)明專利]一種高強韌耐腐蝕FeCoNiCuAl高熵合金吸波材料、制備方法及用途

有效

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• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113621843B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李桂榮;周子成;王宏明;馬志鴻;趙倩珠;王美芝
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C30/02;H05K9/00
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本發(fā)明公開一種高強韌耐腐蝕FeCoNiCuAl高熵合金吸波材料、制備方法及用途，通過超低溫液氮行星式球磨儀制備得到高熵合金粉末；干燥后經(jīng)冷等靜壓壓坯，將壓坯微波燒結(jié)得到高熵合金的吸波材料。本發(fā)明采用低溫球磨工藝與微波燒結(jié)相結(jié)合的方式。低溫球磨能夠得到粒度更小的合金化粉末，細化材料的晶粒，使得顆粒分布更加均勻，內(nèi)部組織更為致密，提高材料的機械性能；微波燒結(jié)能夠在較短的合金化時間完成，晶粒不能過分長大，使材料的組織更為致密，顆粒更加細小，最終使材料兼具高強韌、高吸波性能和耐腐蝕等的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料冶金及熱處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及吸波材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高強韌耐腐蝕FeCoNiCuAl高熵合金吸波材料、制備方法及用途。

背景技術(shù)

隨著軍事防御和防止信息泄露的要求，同時為了減少電磁污染對人類健康和生態(tài)環(huán)境的破壞，越來越多的材料被研究用以增強電磁波吸收能力。

高熵合金(HEA)是一類由5種或以上主要成分組成的多組分合金，每種元素的濃度在5％至35％之間，由于其擁有較高的熵值可以增強元素之間的互溶，抑制大量金屬間化合物和復(fù)雜相的析出，從而具有出色的高強韌和耐腐蝕性，以及優(yōu)異的機械性能吸引了許多學者進行研究。其中FeCoNi系高熵合金通常具有較高的低矯頑力、磁導(dǎo)率、飽和磁化強度和強度、韌性及耐磨性能等特點。許多研究已經(jīng)表明，添加Cu和Al的可通過形成表面氧化物層來提高HEA的抗高溫氧化性。因此，由于作為微波吸收材料的“雞尾酒效應(yīng)”，Cu和Al元素是與Fe-Co-Ni結(jié)合形成HEA的良好選擇。

現(xiàn)如今市面上的吸波材料多以納米材料，復(fù)合材料和金屬材料為代表，因為這些材料具備電磁波吸收能力而受到廣泛應(yīng)用。但是，這些材料、強度韌性和腐蝕性能不足，阻礙了它們的應(yīng)用，所以尋找到高強韌、耐腐蝕及良好吸波性能的材料是目前研究的重點。高熵合金涂層材料目前有激光熔覆、熱噴涂、電化學沉積、氣相沉積、粉末冶金。在選用激光熔覆制備涂層材料時，其較高的加熱和較快的冷卻速度下對基片有一定損傷，因此影響材料的批量生產(chǎn)；在選用熱噴涂制備涂層材料時，發(fā)現(xiàn)該材料具有孔隙度、不均勻性、微裂紋和各向異性等缺陷，因此影響材料的強韌性和耐腐蝕性；在選用電化學沉積制備涂層材料時，發(fā)現(xiàn)制備環(huán)境要求高真空乃至超高真空和高壓下進行，容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力且不易操作；在選用氣相沉積制備涂層材料時，發(fā)現(xiàn)其鍍膜不均勻且具有方向性，化學雜質(zhì)較難去除；而粉末冶金不涉及任何融合現(xiàn)象，利用電、熱和機械能，通過改變成分和工藝參數(shù)，獲得表面光潔度高的細粒致密結(jié)構(gòu)，能夠使材料達到較高的強度、韌性以及耐腐蝕性。

現(xiàn)提供一種高熵合金的吸波涂層材料，通過合理設(shè)計高熵合金組元成分，使獲得的高熵合金材料同時兼具高吸波、高強韌及耐腐蝕等特點，對于用于極端的工程環(huán)境的新型防護涂料具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種高強韌耐腐蝕FeCoNiCuAl高熵合金吸波材料、其制備方法及用途，以克服傳統(tǒng)材料的性能缺陷，如強度低，韌性差，不耐腐蝕，吸波性能較差等問題。

本發(fā)明的目的是通過如下方案實現(xiàn)的。

一種高強韌耐腐蝕FeCoNiCuAl高熵合金吸波材料的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：

(1)超低溫液氮行星式球磨機制備高熵合金粉末：將鐵、鈷、鎳、銅和鋁粉按1:1:1:1:1的摩爾比混合均勻后裝入不銹鋼球磨罐，加入不銹鋼球，然后利用真空抽氣泵將球磨罐內(nèi)部抽真空，接著采用超低溫液氮行星式球磨機一邊往不銹鋼球磨罐外壁通液氮，一邊高速旋轉(zhuǎn)使不銹鋼球磨罐內(nèi)部進行機械合金化，最后得到FeCoNiCuAl高熵合金粉末；

(2)制備壓坯：將干燥好的FeCoNiCuAl高熵合金粉末倒入模具中，靜壓成型；

(3)微波燒結(jié)：將壓坯放置于微波燒結(jié)設(shè)備中加熱，加熱到600～800℃，保溫20-30min，然后緩慢冷卻至室溫，完成微波燒結(jié)處理。