[发明专利]一种FeCoNiCrTiV高熵合金薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种FeCoNiCrTiV高熵合金薄膜及其制备方法，其中FeCoNiCrTiV高熵合金薄膜的组元为Fe、Co、Ni、Cr、Ti、V，各组元按照等摩尔比构成即为：Fe：Co：Ni：Cr：Ti：V＝1:1:1:1:1:1；所述FeCoNiCrTiV高熵合金薄膜呈非晶态结构，厚度为176nm～200nm。本发明利用磁控溅射复合靶在硅基底材料表面沉积获得FeCoNiCrTiV高熵合金薄膜，薄膜厚度均匀，具有很好的耐酸碱腐蚀性，同时具有磁滞回线偏移现象，扩展了高熵合金薄膜的应用范围。

技术领域

本发明属于多元合金薄膜的制备与表征技术领域，具体涉及一种FeCoNiCrTiV高熵合金薄膜及其制备方法。

背景技术

高熵合金是基于在特殊工况下实际需求开发的一种新型合金材料。与传统合金设计方法不同，高熵合金研究是一种全新的合金材料设计理念。高熵合金是由五种或五种以上元素按照等摩尔比组成的合金材料，每种元素含量基本控制在5at.％-35at.％，高熵合金的混合熵值相对于传统合金体系较高，更易形成固溶体结构以及非晶相。高熵合金所具备的高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和鸡尾酒效应，使其具有高耐磨性、高耐热性、耐腐蚀性、抗氧化性及高电阻率等一系列优异性能。高熵合金的制备方法与传统合金基本相同：三维块体结构主要采用电弧熔炼法、布里奇曼法和真空感应熔炼法等，二维涂层结构主要采用磁控溅射法、激光熔覆法、热喷涂法及等离子弧熔覆法等，一维丝材结构主要采用金控熔体块淬法和玻璃包裹拉丝法等，以及零维粉体结构主要采用机械合金化法等。对于合金涂层这种低维材料的开发及关于材料各向异性、交互界面特性和亚稳态特性的研究，对材料的研究发展意义非凡。

合金薄膜在电子器件、航空航天及石油化工等各领域获得具有广泛的应用，其优异性能可以达到或超越块体合金。高熵合金薄膜作为新兴合金薄膜材料，同高熵块体合金材料一样，具有良好的耐热、耐腐蚀、耐磨损等性能和优异的导磁性。在基底材料表面镀覆高熵合金薄膜，不仅可以保护基底材料以及增加基底材料的使用寿命，而且可以获得优于单一组元合金薄膜的综合性能。因此，对于高熵合金薄膜元素配方、微观结构、生长机理和使用性能等方面的研究，为新材料的发展注入新鲜活力，为提高技术装备在苛刻环境中的服役性能开辟新途径。目前，兼具优异磁性能和高耐蚀性的多功能合金薄膜至今还比较少见。

发明内容

针对上述技术现状，本发明旨在提供一种FeCoNiCrTiV高熵合金薄膜及其制备方法，得到了膜厚均匀的非晶结构高熵合金薄膜材料，其具有耐酸碱腐蚀性能和优异的磁性能。

本发明FeCoNiCrTiV高熵合金薄膜，其组元为Fe、Co、Ni、Cr、Ti、V，其中各组元按照等摩尔比构成即为：Fe：Co：Ni：Cr：Ti：V＝1:1:1:1:1:1。

本发明FeCoNiCrTiV高熵合金薄膜呈非晶态结构，厚度为176nm～200nm。

本发明FeCoNiCrTiV高熵合金薄膜的制备方法，是利用磁控溅射复合靶在硅基底材料表面沉积获得，具体包括如下步骤：

步骤1：选靶材

本发明选用的靶材是纯度为99.99wt.％的Fe、Co、Ni、Cr、Ti和V六种元素的圆盘形FeCoNiCrTiV高熵合金复合型靶材，其组成元素原子比为Fe：Co：Ni：Cr：Ti：V＝1:1:1:1:1:1at.％。靶材直径为76.2mm，靶材厚度为3mm。靶材绑定3mm铜背靶。

步骤2：备基底

2a、用玻璃刀将单面抛光过的硅片{100}切成同尺寸的小硅片；

2b、将切好的硅片放入去离子水中，超声振动清洗，取出后用吹风机快速烘干硅片；

2c、将烘干后的硅片用丙酮溶液反复擦拭两面，去除未彻底清洁的油脂和其他污渍，然后迅速擦干；

2d、将擦干的硅片放入酒精溶液中，超声振动清洗，真空烘箱干燥；