[发明专利]一种镁锌铝镍钒合金靶材及其制造方法

说明书

本发明公开了一种镁锌铝镍钒合金靶材及其制备方法，合金靶材按原子百分比由以下成分组成：镁锌30‑60％，铝10‑40％、镍10‑40％、钒10‑40％，其中，镁锌中镁和锌的原子百分比为1:1；制备方法包括金属粉末的制备、预压处理和热压处理，得到镁锌铝镍钒合金靶材；其中，金属粉末的制备中，将镁锌源、铝源、镍源和钒源进行混料，得到金属粉末；采用镁锌合金代替常规镁源和锌源，确保生产安全。本发明制备得到的镁锌铝镍钒高熵合金靶材包括Al相、MgZn相、Ni相和V相，具有致密度高、合金化程度适当，无气孔和偏析，无裂纹，加工性能良好，组织均匀等优点，相对密度超过99％。

技术领域

本发明属于粉末冶金材料及其制造技术领域，特别涉及一种镁锌铝镍钒合金靶材及制造方法。

背景技术

随着硬质镀膜材料的发展，从最初的TiN、TiC演变为TiCN、TiAlN，如何提高膜层的耐磨性能和应用温度成为主要研究方向。在TiSi靶材溅射时通入氮气形成的TiSiN硬质镀层，形成非晶Si₃N₄包裹TiN的特殊纳米复合结构，显著提高了涂层的硬度和抗氧化性能。使用温度为1100℃，膜层的抗机械磨损、抗磨料磨损性能和应用温度相对TiCN和TiAlN等有较大提高，为汽车、工模具等行业提供了更加优良的高温耐磨抗氧化膜材料。高速、干式切削成为未来刀具发展的主要方向，作为新一代刀具涂层材料而备受关注，刀具镀膜用靶材的需求量日益扩大。

磁控溅射是制备高熵硬质膜层的关键技术之一，而制备高熵硬质膜层需要高品质高熵合金靶材。但是，现有技术中采用熔炼方法制备的高熵合金，由于不同尺寸的原子无序的固溶在一起，所形成的固溶体晶格畸变很大，造成高熵合金本身所含相即为脆性相，因而，采用熔炼方法制备的高熵合金靶材存在着合金脆性高、硬度高以及成分偏析等缺点，其中，由于大量的脆性相存在而引起的合金脆性导致高熵合金容易开裂，较难加工；同时采用熔炼方法制备的高熵合金靶材的合金延性差，还可导致合金不易冷热加工，所以高熵合金靶材难以采用熔铸方法制备。

因而，需要提供一种新型的高熵合金靶材及其制造方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种镁锌铝镍钒合金靶材及制造方法，该靶材具有良好的致密性，合金化程度适当，无气孔、无疏松和偏析，成分均匀，规格尺寸大的特点，其形成的涂层硬度及抗氧化性高，满足连续切削和难加工材料加工方面的使用要求。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种镁锌铝镍钒合金靶材，所述合金靶材按原子百分比由以下成分组成：镁锌30-60％，铝10-40％、镍10-40％、钒为10-40％，其中，镁锌中镁和锌的原子百分比为1:1。

上述镁锌铝镍钒合金靶材，作为一种优选实施方式，所合金靶材按原子百分比由以下成分组成：镁锌为35-50％(比如35％、40％、45％、50％)，铝为15-25％(比如，16％、17％、18％、19％、20％、22％、24％)、镍为15-25％(比如，16％、17％、18％、19％、20％、22％、24％)、钒为10-20％(比如，16％、17％、18％、19％、)，其中，镁锌中镁和锌的原子百分比为1:1。

上述镁锌铝镍钒合金靶材，作为一种优选实施方式，所述合金靶材按原子百分比由以下成分组成：镁25％、锌25％、铝20％、镍20％和钒10％。

上述镁锌铝镍钒合金靶材，作为一种优选实施方式，所述镁锌铝镍钒合金靶材的相对密度超过99％，组织均匀；优选地，所述镁锌铝镍钒合金靶材包括Al相、MgZn相、Ni相和V相。

本发明采用镁锌合金(镁锌源)代替纯镁(镁源)和纯锌(锌源)，得到的合金靶材中含有镁锌相，不含纯镁相和纯锌相，合金化程度适中而且靶材组织均匀，保障了镀膜层的质量；V的加入提高了合金靶材的固溶强化效果。此外，本发明通过添加Al、Ni、V等合金元素调节物相与微观组织，改善涂层的力学性能与功能特性。