[发明专利]一种在高熵合金表面生成复合氧化物纳米管阵列的方法

说明书

技术领域

本发明设计表面处理技术领域，具体为一种通过阳极氧化的方法在高熵合金表面生成复合氧化物纳米管薄膜的表面处理方法。

背景技术

近年来，一种全新的合金设计理念越来越引起材料科学界的广泛重视，即高熵合金。它突破了传统合金设计理念，合金设计以等原子比或近于等原子比的方式，这种独特的合金设计理念，使得高熵合金具有一系列优异的性能。如高强度，高硬度，高耐摩擦性，高的热稳定性，以及良好的耐腐蚀性能。正是由于高熵合金特有的组织特点以及独特的性能，其应用前景十分广泛。目前开发的高熵合金成分很多，主要包括具有面心立方结构的FCC高熵合金，具有体心立方结构的BCC高熵合金以及具有密排六方结构的HCP高熵合金。

最近，阳极氧化法制备氧化物纳米管薄膜的研究也引起各国科研工作者的广泛关注。尽管目前大多数研究都集中在制备TiO₂纳米管阵列的制备上，其他贵金属如Zr, Hf, Nb, Ta, W以及钛合金中也有氧化物纳米管的报道。氧化物纳米管在能源相关领域具有极大的应用前景，如染料敏化电池，催化剂，锂离子电池，生物医用，气敏等。

然而以高熵合金为基体制备氧化物纳米管却未见报道。而且，由于高熵合金高的混合熵，利用高熵合金制备的复合氧化物纳米管也同样具有高的混合熵，从而使得利用高熵合金制备出的氧化物纳米管同样具有高的热稳定性。这对于拓宽氧化物纳米管的应用温度以及应用范围具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用阳极氧化在高熵合金表面制备出具有高的热稳定性的复合氧化物纳米管的方法。

本发明的技术方案是: 一种在高熵合金表面生成复合氧化物纳米管阵列的方法，该方法使用的基体合金为高熵合金，该方法对所述基体合金为高熵合金进行表面预处理、阳极氧化以及后续热处理，首先通过对基体合金表面进行预处理，然后进行阳极氧化在其表面生成规则均匀的复合氧化物纳米管薄膜，再进行高温热处理，将非晶型氧化物膜转化成晶体型氧化物薄膜，同时保持纳米管阵列的完整性。

进一步，该方法的具体包括以下步骤：

步骤1：选取高熵合金，将所述高熵合金线切割得到10×10×1mm 的薄片，将薄片连接铜导线并最终一起密封在冷镶块里，冷镶块试样依次使用240#、800#、1000#、2000#的金相砂纸仔细研磨，用无水乙醇、甲醇、异丙醇和去离子水超声清洗各十分钟，在N₂流中吹干表面，备用；

步骤2：将经过步骤1处理后冷镶块进行氧化处理；

步骤3：蒋经过步骤2处理后得到的合金基体进行热处理，热处理的工艺为，温度900-1100℃，时间为1-2h, 即得到表面覆盖有氧化物纳米管阵列的高熵合金，氧化物纳米管为上端开口，下端闭口的竹子型。

进一步，所述高熵合金由3-13 种不同组元按等原子比或近于等原子比配比的多主元合金，所述高熵合金的原子百分比表达式为A_x1B_x2C_x3D_x4E_x5F_x6G_x7H_x8I_x9J_x10K_x11L_x12M_x13，其中A, B, C, D, E, F, G, H, I , J, K, L, M分别取自Sc, Ti, V, Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Cu, Zn, Al, Si, P, Y, Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Hf, Ta, W, Re, Os, Au, La, Ce, Pr, Nb, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu中的3-13种元素，x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8, x9, x10, x11, x12, x13为0或5-35之间的数值，且x1 + x2 + x3 + x4 + x5 + x6 + x7 + x8 + x9 + x10 + x11 + x12 + x13 = 100。