[发明专利]一种高通量筛选用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种高通量筛选用Cr‑Fe‑V‑Ta‑W系高熵合金薄膜及其制备方法，属于高熵合金领域。本发明提供的高通量筛选用Cr‑Fe‑V‑Ta‑W系高熵合金薄膜，成分表达式为：(Cr_aFe_bV_c)_100‑x(Ta_dW_e)_x，6x100；a、b和c的取值满足Cr、Fe和V中任意两种元素的物质的量之差不超过各元素总物质的量的2％；d和e的取值满足Ta和W的物质的量之差不超过各元素总物质的量的3％；所述高通量筛选用Cr‑Fe‑V‑Ta‑W系高熵合金薄膜的横向为相同成分，纵向Cr、Fe和V的原子百分含量呈梯度分布。本发明方法简单，通量高，能够通过一次共溅射得到成分梯度分布的高通量筛选用Cr‑Fe‑V‑Ta‑W系高熵合金薄膜。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及一种高通量筛选用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜及其制备方法。

背景技术

高熵合金一般被定义为由五个或五个以上的元素组元，按照等原子比或接近于等原子比合金化而形成的合金，在硬度、抗压强度、韧性、热稳定性等方面具有潜在的显著优于常规金属材料特质。其中，高熵合金薄膜在耐腐蚀涂层、光热转化涂层以及耐辐照材料领域具有广阔的应用前景，受到大量研究与关注。1983年，Bloom等提出了低活化材料的概念，并提出材料的成分设计应加入具有低的长期放射活性的元素，如钒、钽、钨等。以低活化元素作为主元的高熵合金薄膜材料在具备上述良好性能的基础上兼具低活化性，有望在辐照环境下得到应用。

高熵合金具有组元多、成分复杂多变等特点。然而，目前寻找性能优异的高熵合金材料大部分是基于其相形成规律与“鸡尾酒效应”进行成分设计与性能预估。这种方法本质上仍以试错法为主，需要分别制备多种成分的高熵合金薄膜样品，然后进行筛选。现有技术的成本高效率低，极大的阻碍了低活化高熵合金这一新型材料的发展与工业化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高通量筛选用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜及其制备方法。本发明提供的高通量筛选用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜具有纵向成分梯度，能够作为高熵合金薄膜材料的样品库。

本发明提供了一种高通量筛选用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜，其成分表达式为：

(Cr_aFe_bV_c)_100-x(Ta_dW_e)_x，6x100；

a、b和c的取值满足Cr、Fe和V中任意两种元素的物质的量之差不超过各元素总物质的量的2％；

d和e的取值满足Ta和W的物质的量之差不超过各元素总物质的量的3％；

所述高通量筛选用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜的横向为相同成分，纵向薄膜中Cr、Fe和V的纵向含量呈梯度下降分布，相应的Ta和W的纵向含量呈梯度上升分布。

优选的，所述Cr、Fe和V的在基片中心位置±4cm范围内成分梯度变化率为2～3％·cm^-1，所述Ta、W的在该范围内成分梯度变化率为4～5％·cm^-1。

优选的，所述高通量筛选用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜的横向为相同相结构，纵向的相组成随Cr、Fe和V的含量的降低由非晶态结构向体心立方结构转变。

本发明还提供了上述高通量筛选用Cr-Fe-V-Ta-W系高熵合金薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照上述技术方案所述成分提供靶材；