[发明专利]一种耐海洋微生物腐蚀的高熵合金及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种耐海洋微生物腐蚀的高熵合金，所述耐海洋微生物腐蚀的高熵合金的化学通式为Al_0.1CoCrFeNiCu_x，其中，x为Cu的摩尔分数，0.3≤x≤0.5。该耐海洋微生物腐蚀的高熵合金既具有很强的耐腐蚀性，又具有突出的抗菌性能，能够有效抵御海洋微生物的腐蚀。本发明还提供了耐海洋微生物腐蚀的高熵合金的制备方法和应用。

技术领域

本发明涉及金属合金材料技术领域，具体涉及种耐海洋微生物腐蚀的高熵合金及其制备方法和应用。

背景技术

海洋腐蚀是海洋工程面临的重大难题，据统计，每年海洋腐蚀损失约为0.8万亿美元，占到全球腐蚀总量(2.4万亿美元)的1/3。目前，海水管道、泵阀、换热器等关键结构件多采用合金钢、不锈钢、镍基耐蚀合金等传统合金材料，通过在表面形成一层致密的氧化膜/钝化膜，从而保护合金免于侵蚀性离子(如海水中的氯离子)的腐蚀。然而，海洋金属材料除了面临海洋盐雾、海水电离、化学物质的腐蚀之外，还面临着严重的海洋微生物腐蚀(MIC)。在海洋环境中，微生物附着于材料表面后形成不均匀的生物膜，通过自身代谢活动加速金属构件的腐蚀，造成材料失效。据统计，与海洋微生物腐蚀有关的材料破坏占到涉海材料总量的70％-80％。因此，开发一种耐海洋微生物腐蚀的合金具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种耐海洋微生物腐蚀的高熵合金及其制备方法和应用，该耐海洋微生物腐蚀的高熵合金既具有很强的耐腐蚀性，又具有突出的抗菌性能，能够有效抵御海洋微生物的腐蚀。

第一方面，本发明提供了一种耐海洋微生物腐蚀的高熵合金，所述耐海洋微生物腐蚀的高熵合金的化学通式为Al_0.1CoCrFeNiCu_x，其中，x为Cu的摩尔分数，0.3≤x≤0.5。

本发明一实施方式中，所述化学通式中，所述x的范围为0.45≤x≤0.5。另一实施方式中，所述x的范围为0.3≤x≤0.4。例如，x可以但不限于为0.3，或为0.32，或为0.35，或为0.38，或为0.4，或为0.42，或为0.45，或为0.48，或为0.5。

进一步地，可选地，所述耐海洋微生物腐蚀的高熵合金的化学通式为Al_0.1CoCrFeNiCu_0.5。

本发明所述化学通式下的所述耐海洋微生物腐蚀的高熵合金能够明显的抑制微生物在其表面的生长，具有出色的抗海洋微生物腐蚀性能。

可选地，所述耐海洋微生物腐蚀的高熵合金的晶体结构为面心立方结构。所述晶体结构的耐海洋微生物腐蚀的高熵合金在具有较高强度的同时，还具有较高的延伸力，韧性强。

可选地，所述耐海洋微生物腐蚀的高熵合金中的Al、Co、Cr、Fe、Ni和Cu的纯度均大于99.9％。

可选地，所述耐海洋微生物腐蚀的高熵合金的抗菌率达到90％以上。本发明所述耐海洋微生物腐蚀的高熵合金可以有效抑制海洋微生物的腐蚀，其中，所述海洋微生物可以但不限于包括铜绿假单胞菌。

进一步地，可选地，所述耐海洋微生物腐蚀的高熵合金的抗菌率达到95％以上。

第二方面，本发明还提供了一种耐海洋微生物腐蚀的高熵合金的制备方法，包括：

(1)将Al、Co、Cr、Fe、Ni和Cu的金属单质原料经表面预处理后，按摩尔分数比0.1:1:1:1:1:x加入到熔炼设备中，其中0.3≤x≤0.5；

(2)先在惰性气氛下使所述金属单质原料熔化成合金液，经冷却后得到合金锭，并将所述合金锭翻转四次以上；

(3)重复所述步骤(2)至少两次，待所述金属单质原料熔炼均匀后，定模成型，获得耐海洋微生物腐蚀的高熵合金。