[01681625]一种制备粒度可控的稀土—过渡族高熵合金粉体的方法

①题来源与背景 高熵合金是传统合金之外的另一个合金世界,由5种及5种以上元素近等摩尔比配 置的高熵合金以其特殊的高熵效应、超饱和简单固溶体结构和高强度、高硬度、高耐蚀性、 高耐热性、特殊的电、磁学性质等特性正受到极大的关注。高熵合金已有的成分设计思路主 要选择Al、Co、Cr、Cu、Fe、Ni、Mn等金属元素。目前关于高熵合金的研究多是对铸态合金进行 的,在实际应用中,由于高熵合金制备通常需要较高的凝固速度,难以制得大块的块体材 料。因此利用激光熔覆、磁控溅射等方法将其镀膜到金属或者合金表面,形成高熵合金薄 膜,则会对材料的发展起到很好的推进作用。 稀土-过渡族薄膜具有良好的光、磁和电等性能,因而被广泛应用于各种功能材料。目前稀土-过渡族合金材料多以两元或三元为主,有关稀土的高熵合金材料的研究较 少。利用激光熔覆、超音速喷涂等方法制备组份均匀、成型质量和表面连续性较好的稀土- 过渡族高熵合金涂层的前提条件是,制备出成分均一的高熵合金粉体材料。 目前制备高熵合金粉体的方法主要有机械合金法、真空熔炼水雾化气雾化法等。球磨法制备高熵合金粉体时间长、能耗高;同时制备的粉体氧含量高、粒度大且球形度不高,不利于相应涂层的制备;二步雾化法制备的高熵合金粉体,即先制备高熵合金铸锭,然后再将母合金加热熔融雾化制粉,该雾化制粉法步骤复杂、能耗 高,且第一步制备出来的高熵合金母体表面易形成一层氧化物薄膜。但是该方法制备的高熵合金粉体粒度分布较宽,不易于对制备的高熵合金粉体进行粒度的调控。在高熵合金常规设计的基础上,利用化学还原法制备稀土-过渡族高熵合金粉体的方法尚未见报道。 ②技术原理及性能指标 本发明科学原理：利用金属铝粉快速还原混合均匀的五种或五种以上的金属盐,通过控制反应原料 和工艺条件实现稀土-过渡族高熵合金粉体的可控制备。即在常温常压下,将混合均匀的含 有一定质量的稀土盐、等摩尔比的四种或五种过渡族金属盐和金属铝粉的原材料中加入含 有表面活性剂的水溶液,利用铝粉与上述盐原料迅速发生氧化还原反应,从而制得粒度可 控的微米级或纳米级稀土-过渡族高熵合金粉体。 ③技术的创造性与先进性 本发明针对现有技术的不足,提供一种成本低廉、操作简单容易、重复性好的化学 还原一步法制备纳米或微米稀土-过渡族高熵合金粉体的方法。在高熵合金常规设计的基础上,利用化学还原法制备稀土-过渡族高熵合金粉体的方法尚未见报道。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性 本发明所提供的制备方法反应条件温和（常温常压）、成本低廉、操作简便、生产 周期短等,且对环境无污染,绿色环保;产物既可以是五元高熵合金粉体材料也可以是五元以上高熵合金粉体材料;同 时产物粒度可控,可根据实际需要生产出纳米级或微米级的稀土-过渡金属高熵合金粉体 材料、组分均一、质量稳定,适合大规模工业生产。 ⑤应用情况及存在的问题 目前该方法还没有应用,可能的情况是该技术没有得到广泛的宣传。 ⑥历年获奖情况 无 ⑦成果简介要向社会公开,请不要填写商业秘密内容。 该方法为化学还原法,向混合均匀的含有稀土盐、四种或五种过渡族金属盐和金属铝粉的原材料加入含有表面活性剂的水溶液,利用金属间快速置换反应制备粒度可控的微米级或纳米级稀土-过渡族高熵合金粉体。