[发明专利]一种高熵合金表面碳化物/金刚石涂层及其制备方法

说明书

一种高熵合金表面碳化物/金刚石涂层及其制备方法，所述合金以Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、V、Mo金属元素中任意n种元素为原料，n=4或5或6，按照等原子比例配比后，在真空非自耗电弧熔炼炉中熔炼6‑8遍，获得n元等原子比例合金,通过微波等离子体化学气相沉积碳化处理，n元等原子比例合金形成n元等原子比例合金碳化物/金刚石涂层。所制备得到的碳化物/金刚石涂层具有优异的表面耐磨性。

技术领域

本发明属于高熵合金表面硬质涂层领域，具体涉及一种高熵合金表面碳化物涂层/金刚石涂层材料的制备方法。

背景技术

高熵材料是由五种或以上元素按照等原子比或近等原子比的原则混合成得简单固溶体材料，通常具有独特的效应（如高熵效应，迟滞扩散效应，晶格畸变效应、鸡尾酒效应）使其获得传统材料无法比拟的性能优点。例如CrMnFeCoNi高熵合金具有优异的力学性能，高熵氮化物、碳化物、氧化物等陶瓷具有高熔点、高硬度、耐磨性、抗腐蚀等性能。因此，高熵材料领域已成为国内外研究的热点。

强亲碳元素Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、V、Mo等与碳形成的碳化为陶瓷通常具有高硬度、高模量、高温力学性能优异等特点。近几年来，研究者基于高熵材料设计思路，开发出金属碳化物高熵陶瓷材料，如(ZrTaNb)C、(HfTaZrNb)C、(TiZrHfNbTa)C。常通过机械混合单质碳化物(如TiC、ZrC、HfC、NbC、TaC和VC等)、SPS烧结的方法获得高熵陶瓷材料，如文献CeramicsInternational, 44(17)(2018): 22014，专利CN 108439986 A中制备的(HfTaZrTiNb)C高熵碳化物均采用该方法。但是，这种方法易引入杂质元素，且晶粒尺寸大、微观缺陷等的存在严重影响了其性能。

另一方面，金刚石由于独特的原子排列具有极高的硬度、极高的热导率低等优异的性能，作为耐磨材料、或耐磨涂层在工业上具有广泛的应用。如何将高熵合金、陶瓷涂层和金刚石膜的优点结合起来。上述材料和制备方法中没有涉及高熵合金表面碳化物/金刚石涂层及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供提高材料的表面硬度、耐磨性的一种在高熵合金表面形成碳化物/金刚石膜及其制备方法。该方法以亲碳元素熔制高熵合金，通过微波等离子体碳化工艺在高熵合金表面形成碳化物/金刚石涂层。

一种高熵合金表面碳化物/金刚石涂层的制备方法，包括下述步骤：

第一步，用机械法去除原料金属表层氧化物，原料配比和量取：以Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、V、Mo等高纯金属中的任意四种至六种为原料，按照等原子比例计算、称量、配料，并用超声波、酒精清洗后吹干。