[发明专利]一种靶材用增强多主元合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种靶材用增强多主元合金及其制备方法，属于金属材料及其制备领域。多主元合金的化学式为Al_xCe_yCoCuNiMnMo_z，其中0.1≤x≤1.3；0.1≤y≤0.4；0.1≤z≤1.3；0.01<x/(x+y+z+4)<0.25；0.01<y/(x+y+z+4)<0.10；0.01<z/(x+y+z+4)<0.25。本发明方法制备的多主元合金材料成分与原料配比成分一致；烧结过程中保持一定的压力，很大程度上减弱了烧结过程中的膨胀行为，最大限度的提高了合金的致密度，减少了材料的空隙；该方法工艺简单，设备成本低，操作可控，适于工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及金属材料及其制备领域，具体涉及一种靶材用增强多主元合金及其制备方法。

背景技术

靶材是制作涂层的重要原材料，靶材的纯度、密度和组织结构直接影响靶材的烧蚀和涂层的成分、结构及使用性能。随着沉积技术和靶材制备技术的快速发展，靶材的种类、质量和性能均得到了较大的进步。根据靶材的组成材质可分为单质靶材、合金靶材和化合物靶材三种。合金靶材和单质靶材可通过熔炼铸造法或粉末冶金的方法制备，化合物靶材可通过粉末热压的方法制备。熔铸法制备的靶材在微观组织上表现为粗大的等轴晶或树枝晶显微组织，组织致密，无气孔，但易出现合金相和偏析组织，无法实现难熔金属靶材的制备。粉末冶金法制备的靶材可获得组织均匀、晶粒细小的结构，尤其是在制备难熔金属、熔沸点或密度相差较大的多种金属、非金属等方面具有优势。

多主元高熵合金以5种以上元素作为主要合金元素且各种元素的摩尔比近似相等，且多主元高熵合金具备高硬度、高耐磨性、抗回火软化、耐腐蚀等优点，有可能达到传统合金材料无法实现的性能极限，可满足工业技术发展对材料的更高要求。多主元高熵合金一经报道，因其性能优异和与传统理论有所差异便引起了广泛关注。

但目前高熵合金的研究仍旧集中在具有面心立方结构的CoCrFeNiCu与FeCoCrNiMn，和具有体心立方结构的CoCrFeNiAl与AlTiCrFeCoNi等高熵合金，或者在该合金的基础上添加一种或多种元素进行研究，对新型多主元合金体系的研究还有待进一步开发，从而提供更多更好性能的多主元合金。因此，开发和设计一种新型靶材用增强多主元合金具有重要意义，同时也有利于多主元高熵合金理论体系的完善。

发明内容

本发明提出了一种靶材用增强多主元合金及其制备方法，本发明采用真空热压烧结工艺制备Al_xCe_yCoCuNiMnMo_z多主元合金，在烧结过程中保持一定的压力，很大程度上减弱了烧结过程中的膨胀行为，最大限度的提高了合金的致密度，减少了材料的空隙。

实现本发明的技术方案是：一种靶材用增强多主元合金，该多主元合金的化学式为Al_xCe_yCoCuNiMnMo_z，其中0.1≤x≤1.3；0.1≤y≤0.4；0.1≤z≤1.3；0.01&lt;x/(x+y+z+4) &lt;0.25；0.01&lt;y/(x+y+z+4) &lt;0.10；0.01&lt;z/(x+y+z+4)&lt;0.25。

所述的靶材用增强多主元合金的制备方法，步骤如下：

（1）按Al_xCe_yCoCuNiMnMo_z化学计量比称取各种纯金属粉末和二氧化铈置于球磨罐中，加入不锈钢球，然后在保护气氛环境下将放有纯金属粉末的球磨罐密封起来；

（2）将上述密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行混料；

（3）将上述均匀混料后的粉末在保护气氛环境下装入石墨模具，然后真空热压烧结即得所需多主元合金。