[发明专利]一种制备ZnAlCrMnNbB高熵合金的方法

说明书

本发明公开了一种制备ZnAlCrMnNbB高熵合金的方法，该方法采用ZnO₂、Al、Cr₂O₃、MnO₂、Nb、B粉为原料，上述原料摩尔比(0.8‑1.3)：(0.5‑1.2)：(0.5‑1.5)：(0.7‑1.3)：(0.4‑1.0)：(0.3‑0.6)，球磨后压制成型并烧结，以烧结后试样作为熔盐电解的阴极，惰性电极作为熔盐电解的阳极，进行电解，电解后阴极产物进行洗涤干燥后，得到ZnAlCrMnNbB高熵合金。该方法制备过程无污染，能耗较低，原料得到充分利用；原材料获得容易且不需要经过特殊处理；产物具有良好的力学和耐腐蚀性能；产物纯度高，工艺过程简单易于产业化。

技术领域

本发明属于新材料制备技术领域，具体涉及一种高熵合金的制备方法。

背景技术

传统合金材料大多是以一种金属元素为主元，添加其它合金元素获得某些特殊的性能，如以铁为主元的钢铁材料、以铝为主元的铝合金、以镁为主元的镁合金等，添加的合金元素可改善合金强度、韧性、耐蚀性或耐磨性等，但是添加过多的合金元素种类会出现较多的脆性金属间化合物，恶化合金的力学性能，过多的化合物也不利于分析和研究合金的组织，。因此，传统的合金设计理念不利于合金向多主元防线发展。上世纪90年代中期，中国台湾学者叶均蔚等突破材料设计的传统观念，提出基于等摩尔比、高混合熵的合金设计理念的高熵合金概念并进行研究，该种合金是一种新型合金，突破传统合金一种或两种元素为基的成分设计，以5种以上元素混合制成，其中每种元素原子百分比都在5％至35％之间。由于其本身特有的高熵效应，抑制了脆性的金属间化合物行形成，可形成简单的FCC或BCC结构甚至是非晶相，从而拥有很多传统合金不具备的良好性能，如高硬度、良好的耐腐蚀性、耐磨性、耐高温性、高加工硬化性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种高熵合金制备方法，制备过程简单，得到的高熵合金具有优良的力学性能。

为了实现本发明的目的，通过大量试验研究并不懈努力，最终获得了如下技术方案：一种制备ZnAlCrMnNbB高熵合金的方法，包括如下步骤：

(1)采用行星球磨机将ZnO₂、纯Al、Cr₂O₃、MnO₂、纯Nb、纯B粉末，以摩尔比(0.8-1.3)：(0.5-1.2)：(0.5-1.5)：(0.7-1.3)：(0.4-1.0)：(0.3-0.6)的比例混合球磨，混合均匀后在压片机上将粉末压制成型；

(2)将压制成型后试样置于马弗炉中，以15-30℃/min的速率升温至700-950℃保温烧结5-8h；

(3)以烧结后试样作为熔盐电解的阴极，惰性电极作为熔盐电解的阳极，将熔盐介质放入石墨坩埚中，置于电阻炉内加热至900-1200℃保温40-70min，然后插入电极，电解7-10h；

(4)将电解后阴极产物进行洗涤干燥后，得到ZnAlCrMnNbB高熵合金。

优选地，如上所述制备ZnAlCrMnNbB高熵合金的方法，步骤(1)中ZnO₂、纯Al、Cr₂O₃、MnO₂、纯Nb、纯B粉末的摩尔比(1.0-1.3)：(0.8-1.0)：(0.7-1.2)：(1.0-1.2)：(0.6-0.8)：(0.4-0.5)。

优选地，如上所述制备ZnAlCrMnNbB高熵合金的方法，步骤(1)中ZnO₂、纯Al、Cr₂O₃、MnO₂、纯Nb、纯B粉末的摩尔比1.0：1.0：0.8：1.1：0.7：0.5。

优选地，如上所述制备ZnAlCrMnNbB高熵合金的方法，步骤(1)中球磨工艺参数为150-300转/min，球磨时间4-8h。