[发明专利]一种高熵合金组合物、高熵合金薄膜及高熵合金靶材和薄膜的制备方法

说明书

本发明实施例公开了一种高熵合金组合物、高熵合金薄膜及高熵合金靶材和薄膜的制备方法，组合物包括Al、Cr、Ti、Gd和Zr；薄膜为通过组合物经真空熔炼和磁控溅射制得。本发明的实施方式具有如下优点：1、特定的原料种类之间的协同配合使最终得到的高熵合金薄膜具有优异的耐高温、抗腐蚀和高强度等优异性能；2、利用磁控溅射的方法，将铸态时晶态的AlCrTiGdZr合金转变成非晶态的薄膜，极大的提高了薄膜的致密性，减少了薄膜的缺陷，进一步提高薄膜的性能，使其具有更为广阔的应用前景；3、整个操作过程可以在室温下进行，且无污染排放物生成，使整个制备具有高效清洁的优点。

技术领域

本发明实施例涉及合金材料领域，具体涉及一种高熵合金组合物、高熵合金薄膜及高熵合金靶材和薄膜的制备方法。

背景技术

高熵合金材料在04年被提出后，由于其潜在的突破传统合金性能的可能性，而使其受到了广泛的关注。基于最初关于FeCoNiCrCuAl系高熵合金的研究为基础，高熵合金的许多机理都得到了多样化的研究，目前，具有高硬度、软磁性、高电阻的高熵合金都有被制造，且常见的高熵合金制备方法主要包括真空熔炼法、粉末冶金法、机械熔炼法等。

但是，高熵合金一旦被投入实际生产应用，则对其力学性能也往往具有一定的要求，而一般的高熵合金(尤其是常规方式得到的块状高熵合金)在对于力学性能的要求方面也往往难以满足。同时，由于高熵合金制备理论体系的不完善，导致高熵合金的应用前景也不明确。尤其是在环境复杂的条件下使用，则无疑需要其满足高强度、耐高温、耐腐蚀等多种性能，而对于此类具有多种差异明显的性能集合于一体的高熵合金则更是鲜有报道。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种高熵合金组合物、高熵合金薄膜及高熵合金靶材和薄膜的制备方法，以通过对材料和制备方法的控制，来达到具有耐高温、耐腐蚀、高强度等优异性能集于一体的高熵合金材料。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明实施例的一个方面，提供了一种高熵合金组合物，包括Al、Cr、Ti、Gd和Zr。

作为本发明的一种优选方案，以所述高熵合金靶材的总原子数为基准，Al的原子数占比为10～35％，Cr的原子数占比为10～35％，Ti的原子数占比为10～25％，Gd的原子数占比为10～25％，Zr的原子数占比为10～25％。

作为本发明的一种优选方案，以所述高熵合金靶材的总原子数为基准，Al的原子数占比为20～25％，Cr的原子数占比为20～25％，Ti的原子数占比为15～25％，Gd的原子数占比为10～15％，Zr的原子数占比为10～15％。

在本发明实施例的另一个方面，提供了一种高熵合金薄膜，所述高熵合金薄膜为通过上述所述的高熵合金组合物形成的致密的非晶薄膜。

作为本发明的一种优选方案，所述高熵合金薄膜的厚度为1～2μm。

作为本发明的一种优选方案，所述高熵合金薄膜与所述高熵合金组合物中相对应的元素的原子数之比各自为0.9～1.1。

在本发明实施例的另一个方面，提供了一种高熵合金靶材的制备方法，包括将上述所述的高熵合金组合物经真空熔炼，制得高熵合金靶材。

在本发明实施例的另一个方面，提供了一种高熵合金薄膜的制备方法，包括将上述所述的高熵合金靶材经磁控溅射，制得高熵合金薄膜。

作为本发明的一种优选方案，所述磁控溅射为直流磁控溅射，且所述直流磁控溅射具体包括：

S100、将基片和所述高熵合金靶材相对置于真空室中，抽真空至真空度不高于5×10^-3Pa；

S200、向真空室中通入惰性气体至真空度为0.3～1.5Pa，对基片和所述高熵合金靶材进行清洗；