[发明专利]一种亚稳态面心立方相块体钴金属及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及亚稳材料领域，具体的是涉及一种亚稳态面心立方相块体钴金属，本发明还涉及该亚稳态面心立方相块体钴金属的制备方法。

背景技术

钴(Co)具有优良的物理、化学和机械性能，是制造高强度合金、耐高温合金、硬质合金、磁性材料和催化剂等的重要材料，应用非常广泛。常规块体Co金属具有两种晶体结构，在同素异构转变温度(420℃附近)以上保持面心立方(fcc)相，而在此温度以下则保持密排六方(hcp)相。由于纳米Co微粒在超高磁记录领域有着重要的应用前景，近些年纳米Co(晶粒)微粒的制备研究开始受到关注。大量的实验结果表明^[1，2]纳米尺度的Co(晶粒)微粒或者薄膜可以在室温下保持其高温相，即fcc相，也就是说Co(晶粒)微粒可以在室温下保持亚稳结构。Zhao^[3，4]等人的研究表明，纳米、亚微米和微米尺寸的Co微粒都具有在室温下保持亚稳fcc相的特性。他们发现在相当宽的尺度范围内，Co微粒的晶体结构和尺寸无关，而取决于制备过程或者加工过程中微粒的热经历，即：Co微粒只要在制备和加工过程中经历了高于同素异构转变的温度，则在随后的冷却中将一直保持亚稳结构至室温或低温。只有当微粒尺寸足够大(至少数十微米)，高温冷却时Co微粒才可能发生fcc-hcp相变。Wen等人采用表面机械纳米化(SMAT)^[5]的方法在Co板上制备一层厚约20μm纳米晶Co金属薄膜。该薄膜在室温下由fcc相和hcp相组成，fcc相的最高含可以达到17％。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种亚稳态面心立方相块体钴金属的制备方法，其特征在于包括：

取预定重量的钴粉；

压结步骤，将所取的钴粉压制成所需形状的素坯；

烧结步骤，将压制所得的素坯在预定的温度、时间和气氛下进行烧结。

根据本发明的一个进一步的方面，提供了用上述方法制备的亚稳态面心立方相块体钴金属。

根据本发明的另一个方面，提供了一种亚稳态面心立方相块体钴金属，其特征在于，采用CuKa靶，该金属的X射线衍射图谱在扣除背底和剥离Ka2后，fcc相(200)晶面衍射峰高度与hcp相(101)晶面衍射峰高度的比值大于0.5。

附图说明

图1为实施例1中所采用Co粉的XRD图谱。

图2为实施例1中1200℃×1小时空冷所得烧结亚稳块体的XRD图谱。

图3为实施例6中1000℃×1小时水淬所得烧结亚稳块体的XRD图谱。

图4为实施例7中1000℃×1小时空冷所得烧结亚稳块体的拉伸应力-应变曲线。

图5a为实施例8中1^#试样的磁化强度-磁场强度曲线。

图5b为实施例8中2^#试样的磁化强度-磁场强度曲线。

具体实施方式

本发明针对上述技术现状，提供了一种亚稳态面心立方相块体钴金属，本发明还提供了一种亚稳态面心立方相块体钴金属的制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种亚稳态面心立方相块体钴金属，其特征在于，采用CuKa靶，该金属的X射线衍射(XRD)图谱在扣除背底和剥离Ka₂后，fcc相(200)晶面衍射峰高度与hcp相(101)晶面衍射峰高度的比值{记作：(200)_fcc/(101)_hcp}大于0.5。

(本说明书中使用(200)_fcc/(101)_hcp表示粉末以及烧结块体钴金属中两相的相对含量，它的具体意义是：采用CuKa靶，金属的XRD图谱在扣除背底和剥离Ka₂后，fcc相(200)晶面衍射峰高度与hcp相(101)晶面衍射峰高度的比值)。

根据本发明的另一个方面，提供了一种亚稳态面心立方相块体钴金属的制备方法，其特征在于包括：

取预定重量的钴粉；

压结步骤，将所取的钴粉压制成所需形状的素坯；

烧结步骤，将压制所得的素坯在预定的温度、时间和气氛下进行烧结。

根据本发明的一个进一步的方面，上述预定重量根据所述块体钴金属的厚度和所用模具的大小确定；上述压结步骤系使用磨具在压片机上进行。