[发明专利]双层密排六方结构的高熵合金

说明书

本发明公开一种双层密排六方结构的高熵合金，属于稀土合金材料技术领域，其成分是La_xCe_xPr_xNd_x，其中x为原子数百分数x＝25，或La_xCe_xPr_xNd_xSm_x，其中x为原子数百分数x＝20，采用高纯氩气保护条件下，高真空电弧熔炼炉熔炼而成；本发明的高熵合金由轻稀土单质镧、铈、镨、钕、钐(La、Ce、Pr、Nd、Sm)制备，通过X射线衍射仪获得该高熵合金的X射线衍射谱，确定所制备的轻稀土高熵合金的晶体结构为双层密排六方结构。利用原位高压同步辐射X射线技术，确定其在高压下具有面心立方(fcc)和扭曲面心立方(dfcc)两种高压相结构。

技术领域

本发明涉及稀土合金材料技术领域，尤其是一种完全由轻稀土组成的双层密排六方结构高熵合金。

背景技术

稀土元素具有相似的晶体结构、相近的原子半径和电负性，彼此之间可以形成无限固溶体合金。因此，将稀土元素按照等原子百分比合金化，可以获得稀土高熵合金，其具有优异的磁性能，是良好的磁制冷材料，引起了材料科学工作者的广泛关注。根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质，以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征，十七种稀土元素通常分为两组：轻稀土：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕；重稀土：钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。目前，稀土高熵合金研究主要以重稀土(Y、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Lu)元素组成的重稀土高熵合金为主，如YGdTbDyLu、GdTbDyTmLu,DyGdHoTbY、GdDyErHoTb和DyGdHoTbY等，重稀土高熵合金具有密排六方晶体结构。少量轻稀土元素添加并不改变重稀土高熵合金的晶体结构，GdHoLaTbY，LaGdHoYCe等仍然保持密排六方结构。轻稀土元素La、Pr、Nd和Sm常温常压下都具有双层密排六方结构，而Ce具有面心立方(fcc)和双层密排六方(dhcp)两种结构。

在压力下稀土单质具有丰富的相变，由于导带d电子的特征，随着压力的升高，使得三价稀土元素，从La到Lu(除了Eu和Yb以外)表现出相似的晶体结构变化过程：hcp→Sm-type→dhcp→fcc，并且其相变压力随原子序数增大而提高。随着压力增大，将产生扭曲的fcc结构。进一步增大压力，部分稀土元素将转变成低对称性的结构，并伴随着体积塌缩。重稀土高熵合金YGdDyHoTb在高压下具有类似的相变过程，然而，完全由轻稀土元素形成的高熵合金及其高压下的相结构很少有报道。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种具有压致多形态转变的双层密排六方结构的高熵合金。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种双层密排六方结构的高熵合金，其成分是La_xCe_xPr_xNd_x，其中x为原子数百分数x＝25。

本发明技术方案的进一步改进在于：La_xCe_xPr_xNd_x合金在高压下均具有面心立方和扭曲面心立方两种结构。

本发明技术方案的进一步改进在于：制备方法如下：

(1)按照等原子百分比称取纯度为99.5wt％-99.9wt％的La：25％，Ce：25％，Pr：25％，Nd：25％作为原料；

(2)将上述原料成分混合均匀放入高真空电弧熔炼炉熔炼中，在高纯氩气保护气氛下进行熔炼4～5次，在水冷铜模中冷却得到合金钮扣锭。

本发明技术方案的进一步改进在于：检测方法如下：