[发明专利]一种高强塑性的抗菌高熵合金及其制备方法

说明书

本发明的一种高强塑性的抗菌高熵合金及其制备方法。合金为Al_xCoCrCu_yFeNi，其中，0≤x≤0.5；0.1≤y≤1.2，各元素比例为摩尔比。制备时，将真空电弧炉调至无氧气氛后，依次加Al、Co、Cr、Cu、Fe和Ni原料，控制炉内真空度，并通入特定气压的氩气，进行熔炼后，浇铸制得高强塑性的抗菌高熵合金。本发明制备的抗菌高熵合金具有广谱抗菌性能，同时兼具高强塑性，能够满足某些恶劣环境的特殊要求。

技术领域：

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种高强塑性的抗菌高熵合金及其制备方法。

背景技术：

抗菌材料是指本身具有抑制或者杀死微生物的一类新型功能材料。随着抗菌合金材料的发展，除了其在医用领域的突出贡献外，在其他领域，如食品加工、生活家居装饰也日益受到市场的青睐。更重要的是，很多国家重要工程设施装备，如空间站、飞行器燃油系统、埋地管线、能源开采平台、航空母舰等，这些工程用金属材料均发现有微生物腐蚀的问题，而抗菌合金材料的问世恰好也为抑制微生物腐蚀提供了新思路和新方法。

到目前为止，人们已成功开发了铁素体系抗菌不锈钢、马氏体系抗菌不锈钢和奥氏体系抗菌不锈钢，主要是通过在不锈钢冶炼过程中添加铜等具有天然抗菌作用的金属元素，并通过例如固溶处理，或其他的复杂的热处理工艺，赋予其一定的抗菌性能。但普遍需添加较高含量的铜，才能够实现相应的抗菌效果，但对于不锈钢材料而言，在保持材料的耐腐蚀性和机械性能的同时达到优异的抗菌效果，所需的铜最大含量通常不超过5wt％。更高含量的铜对不锈钢材料的铸造锻压轧制等加工工艺也非常不利。

与此同时，抗菌不锈钢大都只是对合金成分进行优化设计，这使得材料难以集中合金成分中各元素的优良特性，使抗菌金属材料的发展受到一定限制。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种高强塑性的抗菌高熵合金及其制备方法，该合金能够显著提高现有生物医用器械、食品加工装置、生活家居装饰以及国家重要工程设施装备用金属材料的强度、塑性和抗菌性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强塑性的抗菌高熵合金，该合金成分的表达式为：Al_xCoCrCu_yFeNi，其中，0≤x≤0.5；0.1≤y≤1.2，各元素比例为摩尔比。

所述的高强塑性的抗菌高熵合金，经检测，其屈服强度为258-333MPa，断裂强度为498-650MPa，伸长率为42-62％，腐蚀电流密度为0.03-0.60μA cm^-2，大肠杆菌抗菌率为70-99％，铜绿假单胞菌抗菌率为65-99％，金黄色葡萄球菌抗菌率为68-99％，越南芽孢杆菌抗菌率为65-99％。

一种高强塑性的抗菌高熵合金Al_xCoCrCu_yFeNi，其中，0≤x≤0.5；1.0≤y≤1.2。

所述的高强塑性的抗菌高熵合金屈服强度为258-318MPa，断裂强度为498-560MPa，伸长率为46-62％，腐蚀电流密度为0.05-0.60μA cm^-2，大肠杆菌抗菌率为99％，铜绿假单胞菌抗菌率为99％，金黄色葡萄球菌抗菌率为99％，越南芽孢杆菌抗菌率为99％。

所述的高强塑性的抗菌高熵合金抗菌率中，铜绿假单胞菌抗菌率与越南芽孢杆菌抗菌率在模拟海水条件下测得，大肠杆菌抗菌率与金黄色葡萄球菌抗菌率在PBS溶液中测得，所述的抗菌率为模拟海水中或PBS溶液中浸泡7d后数据。

所述的高强塑性的抗菌高熵合金制备方法，包括以下步骤：

(1)按合金成分Al_xCoCrCu_yFeNi，0≤x≤0.5；0.1≤y≤1.2，备料，其中，所述的合金中各元素比例为摩尔比；