[发明专利]一种制作靶材用多主元合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种制作靶材用多主元合金及其制备方法，属于金属材料及其制备领域。该多主元合金的化学式为Al_xCoCuMn_yNiTi_z，其中0.1≤x≤1.2；0.1≤y≤1.2；0.1≤z≤1.2；0.01x/(x+y+z+3)0.30；0.01y/(x+y+z+3)0.30；0.01z/(x+y+z+3)0.30。本发明方法制备的多主元合金材料成分与原料配比成分一致；烧结过程中保持一定的压力，很大程度上减弱了烧结过程中的膨胀行为，最大限度的提高了合金的致密度，减少了材料的空隙；该方法工艺简单，设备成本低，操作可控，适于工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及金属材料及其制备领域，具体涉及一种制作靶材用多主元合金及其制备方法。

背景技术

靶材作为涂层技术的材料来源，直接影响着涂层的种类和性能。将靶材成分与涂层性能结合起来，提供针对特定用途的涂层的靶材成分设计具有重要意义。靶材常见的制备方法主要有熔融铸造法和粉末冶金法。但对于熔沸点或密度相差较大的多种金属元素组成的靶材来说，熔铸法难以获得成分均匀的合金靶材。

粉末冶金制备靶材的方法主要有热等静压法、热压法、冷等静压-烧结法、放电等离子烧结法等。不同的方法根据原料粉末成分粒度、升温模式不同，所制备出的靶材组织结构也有一定的区别。靶材制备过程中除严格要求材料的纯度、致密度、晶粒度、取向以外，对靶材的合金成分、热处理工艺、成型加工等也有一定的要求从而保证靶材以及相应涂层的质量。2004年，多主元高熵合金首次报道，便因其有别于传统合金的设计理念和高硬度、抗回火软化、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等性能引起了广泛关注，这些优异性能决定了多主元高熵合金在涂层材料和靶材领域具有巨大的应用潜力。因此，设计一种新型的制作靶材用多主元合金的材料具有巨大的市场需求和广阔的应用前景。

发明内容

本发明提出了一种制作靶材用多主元合金及其制备方法，采用真空热压烧结工艺制备Al_xCoCuMn_yNiTi_z多主元合金，在烧结过程中保持一定的压力，很大程度上减弱了烧结过程中的膨胀行为，最大限度的提高了合金的致密度，减少了材料的空隙。

实现本发明的技术方案是：一种制作靶材用多主元合金，该多主元合金的化学式为Al_xCoCuMn_yNiTi_z，其中0.1≤x≤1.2；0.1≤y≤1.2；0.1≤z≤1.2；0.01x/(x+y+z+3)0.30；0.01y/(x+y+z+3) 0.30；0.01z/(x+y+z+3) 0.30。

所述的制作靶材用多主元合金的制备方法，步骤如下：

（1）按Al_xCoCuMn_yNiTi_z化学计量比称取各种纯金属粉末置于球磨罐中，加入不锈钢球，然后在保护气氛环境下将放有纯金属粉末的球磨罐密封起来；

（2）将上述密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行混料；

（3）将上述均匀混料后的粉末在保护气氛环境下装入石墨模具，然后真空热压烧结即得多主元合金。

所述保护气氛为氩气或氮气。

所述步骤（1）中不锈钢球的加入量为球料质量比（5 -10）:1。

所述步骤（2）中混料转速为50~250rpm，时间为0.5-6h。

所述步骤（3）中真空热压烧结温度1000-1400℃，时间为0.5-3h，压力为20-35MPa。