[01377972]一种可控制备CoCrCuFeNi高熵合金粉体的方法

①题来源与背景 多组元高熵合金是近年来在块体非晶合金的基础上发展起来的一种全新合金体 系,由不低于5种主要元素按照等原子比或接近于等原子比合金化,而且每一种金属元素的摩尔数与该合金的总摩尔数比介于5-35%之间。合金元素增多产生的高熵效应,缓慢扩散效应、晶格扭曲效应和鸡尾酒混合效应使晶体易于形成简单体心立方（bcc）或简单面心立方结构（fcc）,并可能伴有晶间化合物以及纳米晶,从而达到固溶强化、沉淀强化和弥散强化效果。通过合金成分优化设计可使高熵合金在性能上比传统合金具有更大的优势,如高强度、高硬度、高耐蚀性、高耐热性、特殊的电、磁学性质等特性。高熵合金是目前材料科学和凝聚态物理领域新的研究热点领域, 但已有的研究多是对铸态合金进行的。介于此,高熵合金粉体在实际应用中具有能替代其它特殊条件下使用的高温合金粉体的潜能,将其应用于超音速喷涂和激光熔覆等物理法制备高熵合金涂层,在此基础上逐步发展出用高熵合金代替传统合金应用于3D打印、激光合金化,激光修复、激光淬火和三维立体成型之中的综合高效的技术,极大节约机加工的材料损耗,从而实现产品的低成本和高性能化。 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过渡金属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含有混合均匀的钴、铬、铜、铁、镍盐,通过控制反应原料和 工艺条件制备不同形貌的CoCrCuFeNi高熵合金粉体的方法,即在常温常压下,向混合均匀 的含有等摩尔比阴离子相同的钴、铬、铜、铁和镍盐和还原剂铝粉的原料中加入含有表面活 性剂的水溶液,利用铝粉与上述五中盐原料迅速发生氧化还原反应,从而制得不同形貌的 微米级或纳米级CoCrCuFeNi高熵合金粉体。 ③技术的创造性与先进性 与现有技术相比,该制备方法简单、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;同时利用该方法制备的CoCrCuFeNi高熵合金粉体一方面粒度和形貌可控,既可以是纳米级或 微米级,也可以是球形或六边形等其它形状;另一方面,该方法制备的CoCrCuFeNi高熵合金粉体为简单的面心结构、组分均一、质量稳 定,适合大规模工业生产。 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。 本发明公开了一种可控制备CoCrCuFeNi高熵合金粉体的方法,属于纳米/微米金属合金材料领域。该方法为化学还原法,即向混合均匀的含有钴、铬、铜、铁、镍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形貌和粒度可控的微米级或纳米级CoCrCuFeNi高熵合金粉体。该制备方法简单、反应条件温和（常温常压）、成本低廉、操作简便、生产周期短且对环境无污染,绿色环保,适合大规模工业生产。