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专利号: 2018114077524
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 对金属材料的镀覆;用金属材料对材料的镀覆;表面化学处理;金属材料的扩散处理;真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆;金属材料腐蚀或积垢的一般抑制〔2〕
更新日期:2024-01-05
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摘要:

权利要求书:

1.一种含铝和硼元素的高熵合金靶材的制备工艺,其特征在于,由以下步骤组成:以铝粉和第一金属粉为配料,在氩气保护下采用机械合金化法,制备得到铝合金粉;

将铝合金粉与含硼的第二粉末混合,采用球磨法进行研磨;

将研磨后的含铝和硼的合金粉末放置于石墨磨具中,在真空中采用放电等离子烧结法对合金粉末进行烧结;

烧结后对石墨磨具冷却脱模得到含铝和硼的合金靶材;

所述第一金属粉为Fe、Nb、Ti、和Ni元素的一种或多种;

所述含硼的第二粉末为B、Cr,Co,Zr,Cu,Zn,W,Ta,V和Si中的一种或多种,所述第一金属粉的选择与所述第二粉末的选择不重叠。

2.根据权利要求1所述的一种含铝和硼元素的高熵合金靶材的制备工艺,其特征在于,所述机械合金化法中高能球磨时间为50h,采用氩气进行保护,转速为300r/min。

3.根据权利要求2所述的一种含铝和硼元素的高熵合金靶材的制备工艺,其特征在于,所述球磨法中球料比为5:1,转速240r/min,混粉时长5h。

4.根据权利要求3所述的一种含铝和硼元素的高熵合金靶材的制备工艺,其特征在于,所述合金靶材中的各元素均为等原子百分比且分布均匀。

5.根据权利要求1所述的一种含铝和硼元素的高熵合金靶材的制备工艺,其特征在于,第一金属粉选用Al和Ti单质,第二粉末选用Cr,B单质,由以下步骤组成:机械合金化法制粉,将粒度为300目,纯度为99.99%铝粉和钛粉,按照原子百分比1:1通过电子天平称量,放入不锈钢球磨罐中,用硬质合金钢珠高能球磨,球料比10:1,加入3滴正庚烷作为表面活性剂;将球磨罐内抽真空并充入高纯氩气作为保护气,如此反复三次;将球磨罐固定在行星式球磨机中进行球磨,转速为300r/min,球磨时间50h;

球磨法混粉,将粒度为300目,纯度为99.99%的Cr,B粉末与球磨好的第一金属粉,以等原子百分比的配比通过电子天平进行称量,放入陶瓷球磨罐中使用玛瑙珠进行混粉,球料比为5:1,转速240r/min,混粉时长5h;

放电等离子烧结,装粉阶段:将混好的粉末放入烧结专用的石墨磨具中,本次试验石墨磨具内径60mm,上下垫块中放入等尺寸碳纸,对装好粉的磨具在室温下进行预压,压力为

30MPa,将磨具放入烧结炉舱内,将上下垫块对准置于上下压头中心;对烧结炉抽真空至6×

10-2Pa,压力调节至50MPa;烧结阶段:通过电流控制温度,在1100℃以下升温速率为50℃/min;1100~1200℃升温速率保持在20℃/min,以便于将温度准确控制在1200℃;温度达到

1200℃时保温20min;

冷却阶段,保温时间结束停止烧结,电流归零,当温度冷却至室温时卸除压头压力,去真空,取出磨具进行脱膜;将磨具中的坯料通过机加工至满足靶材表面所需条件。

6.根据权利要求1所述的一种含铝和硼元素的高熵合金靶材的制备工艺,其特征在于,第一金属粉选用Al和Nb单质,第二粉末选用Si,V,Co,Zr,B单质,由以下步骤组成:机械合金化法制粉,将粒度为300目,纯度为99.99%的铝粉和铌粉,按照原子百分比1:

1通过电子天平称量,放入球磨罐中,球料比10:1,加入2滴正庚烷作为表面活性剂;将球磨罐内抽真空并充入高纯氩气作为保护气,如此反复三次;将球磨罐固定在行星式球磨机中进行球磨,转速为300r/min,球磨时间50h;

球磨法进行混粉,将粒度为300目,纯度为99.99%的Si,V,Co,Zr,B粉末与球磨好的第一金属粉,以等原子百分比的配比通过电子天平进行称量,放入陶瓷球磨罐中,使用玛瑙珠进行混粉,球料比为5:1,转速240r/min,混粉时长5h;

放电等离子烧结,装粉阶段:将混好的粉末放入烧结专用的石墨磨具中,本次试验石墨磨具内径60mm,上下垫块中放入等尺寸碳纸,对装好粉的磨具在室温下进行预压,压力为

30MPa,将磨具放入烧结炉舱内,将上下垫块对准置于上下压头中心;对烧结炉抽真空至6×

10-2Pa,压力调节至50MPa;烧结阶段:通过电流控制温度,在1100℃以下升温速率为50℃/min;1100℃~1200℃升温速率保持在20℃/min,以便于将温度准确控制在1200℃;温度达到1200℃时保温20min;

冷却阶段,保温时间结束停止烧结,电流归零,当温度冷却至室温时卸除压头压力,去真空,取出磨具进行脱膜;将磨具中的坯料通过机加工至满足靶材表面所需条件。

7.一种含铝和硼元素的高熵合金靶材,其特征在于,包括采用权利要求1中的方法制备得到的含铝和硼元素的高熵合金靶材。