[发明专利]一种结构中含有有序纳米沉积物的多主元合金粉体材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种结构中含有有序纳米沉积物的多主元合金粉体材料的制备方法，属于多主元合金粉体材料领域。所述方法为等离子电弧放电法，该方法是将金属粉体、非金属粉体和稀土金属粉体按一定比例混合均匀后压制成块体，作为等离子电弧炉的阳极材料，采用石墨作为阴极材料，采用氩气和氢气作为工作气体，在一定的电流下，阳极和阴极之间起弧，持续一段时间后进行钝化，即得纳米或微米级、晶体结构中含有B2或L1₂有序纳米沉积物的多主元金属合金粉体材料。该方法制备的多主元合金粉体具有化学组成均一、抗氧化性能好等特点。同时该制备方法反应条件温和、操作简便、生产周期短，易于控制，且对环境无污染，绿色环保。

技术领域

本发明属于多主元合金粉体材料领域，具体涉及一种利用等离子电弧放电法制备微米级或纳米级、晶体结构中含有B2或L1₂有序纳米沉积物的多主元金属合金粉体材料的制备方法。

背景技术

高熵合金(High Entropy Alloys,HEAs)是一种全新的合金设计理念，突破传统合金由一种或两种金属元素为主的界限，主要由5-13种主元组成且每种主元原子分数介于5-35％之间的一种新型合金。该新型合金具有高强度、高硬度、高耐蚀性、高耐热性、特殊的电、磁学性质等特性。由于高熵效应，高熵合金的晶体结构往往是由简单的面心立方(face-centered cubic,FCC)、体心立方(body-centered cubic,BCC)和密排六方(hexagonalclose-packed,HCP)结构组成。研究表明，面心立方结构(FCC)的高熵合金具有较好的延展性和应变硬化能力，但是屈服强度较低；BCC结构的高熵合金强度较高，但是韧性较低。通过在单一结构的高熵合金中生成有序的诸如B2、L1₂和L2₁的纳米沉积物，可使高熵合金的强度、耐腐蚀性等性能提高。目前高熵合金主要采用真空电弧熔炼和熔铸技术制备块体材料。但是该方法除了能耗大这一缺陷外，还易出现成份偏析、组织结构不均匀等缺陷，从而导致高熵合金优异性能的下降；同时该方法制备的高熵合金块体材料都比较小。因此，该方法限制了高熵合金的大规模生产及在实际生产中的应用。

目前关于高熵合金粉体的研究正受到越来越广泛的关注，利用高熵合金粉体材料可以制备涂层材料，从而使高熵合金的优异性能得以应用。现有关于高熵合金粉体都是采用机械球磨法、气雾化法和自耗式电极法等来制备的。如沈阳工业大学申请的一系列专利CN104646660A、CN104651828A、CN104561990A、CN104550901A、CN104607631A和CN104561992A所涉及到的高熵合金粉体，都是采用球磨法或或研钵研磨法制备的。中国专利CN104561878A公布了一种利用自耗式电极制备Cr_aFe_bCo_cNi_dAl_eM_fR_g高熵合金粉体的方法。中国专利CN105950947A公布了一种利用中频感应熔炼气雾化一步法制备适用于3D打印的Fe_xAlCoCrNiB_0.3富铁高熵合金粉体材料。上述方法虽然能制得具有简单结构的高熵合金粉体材料，但是所制备的高熵合金粉体粒度较大且很难通过调整组分和控制工艺过程，在多主元金属合金粉体晶体结构中含有诸如B2、L1₂或L2₁有序纳米沉积物。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种粒度可控、晶体结构中含有B2或L1₂有序纳米沉积物的多主元金属合金粉体材料。

本发明是通过以下技术方案来解决上述技术问题的。

本发明提供的一种多主元合金粉体材料的成分由金属元素、非金属Si、B元素和稀土元素组成，其中金属元素的组成为Al、Ti、Ta中的1-2种；Co、Cr、Cu、Fe、Ni、Mn、Zr和V等中的3-5种；稀土元素钕、钇、铈、钐、镧等中的一种。