[发明专利]一种高强韧耐腐蚀FeCoNiCuAl高熵合金吸波材料、制备方法及用途

说明书

本发明公开一种高强韧耐腐蚀FeCoNiCuAl高熵合金吸波材料、制备方法及用途，通过超低温液氮行星式球磨仪制备得到高熵合金粉末；干燥后经冷等静压压坯，将压坯微波烧结得到高熵合金的吸波材料。本发明采用低温球磨工艺与微波烧结相结合的方式。低温球磨能够得到粒度更小的合金化粉末，细化材料的晶粒，使得颗粒分布更加均匀，内部组织更为致密，提高材料的机械性能；微波烧结能够在较短的合金化时间完成，晶粒不能过分长大，使材料的组织更为致密，颗粒更加细小，最终使材料兼具高强韧、高吸波性能和耐腐蚀等的特点。

技术领域

本发明属于金属材料冶金及热处理技术领域，涉及吸波材料技术领域，尤其是一种高强韧耐腐蚀FeCoNiCuAl高熵合金吸波材料、制备方法及用途。

背景技术

随着军事防御和防止信息泄露的要求，同时为了减少电磁污染对人类健康和生态环境的破坏，越来越多的材料被研究用以增强电磁波吸收能力。

高熵合金(HEA)是一类由5种或以上主要成分组成的多组分合金，每种元素的浓度在5％至35％之间，由于其拥有较高的熵值可以增强元素之间的互溶，抑制大量金属间化合物和复杂相的析出，从而具有出色的高强韧和耐腐蚀性，以及优异的机械性能吸引了许多学者进行研究。其中FeCoNi系高熵合金通常具有较高的低矫顽力、磁导率、饱和磁化强度和强度、韧性及耐磨性能等特点。许多研究已经表明，添加Cu和Al的可通过形成表面氧化物层来提高HEA的抗高温氧化性。因此，由于作为微波吸收材料的“鸡尾酒效应”，Cu和Al元素是与Fe-Co-Ni结合形成HEA的良好选择。

现如今市面上的吸波材料多以纳米材料，复合材料和金属材料为代表，因为这些材料具备电磁波吸收能力而受到广泛应用。但是，这些材料、强度韧性和腐蚀性能不足，阻碍了它们的应用，所以寻找到高强韧、耐腐蚀及良好吸波性能的材料是目前研究的重点。高熵合金涂层材料目前有激光熔覆、热喷涂、电化学沉积、气相沉积、粉末冶金。在选用激光熔覆制备涂层材料时，其较高的加热和较快的冷却速度下对基片有一定损伤，因此影响材料的批量生产；在选用热喷涂制备涂层材料时，发现该材料具有孔隙度、不均匀性、微裂纹和各向异性等缺陷，因此影响材料的强韧性和耐腐蚀性；在选用电化学沉积制备涂层材料时，发现制备环境要求高真空乃至超高真空和高压下进行，容易产生内应力且不易操作；在选用气相沉积制备涂层材料时，发现其镀膜不均匀且具有方向性，化学杂质较难去除；而粉末冶金不涉及任何融合现象，利用电、热和机械能，通过改变成分和工艺参数，获得表面光洁度高的细粒致密结构，能够使材料达到较高的强度、韧性以及耐腐蚀性。

现提供一种高熵合金的吸波涂层材料，通过合理设计高熵合金组元成分，使获得的高熵合金材料同时兼具高吸波、高强韧及耐腐蚀等特点，对于用于极端的工程环境的新型防护涂料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种高强韧耐腐蚀FeCoNiCuAl高熵合金吸波材料、其制备方法及用途，以克服传统材料的性能缺陷，如强度低，韧性差，不耐腐蚀，吸波性能较差等问题。

本发明的目的是通过如下方案实现的。

一种高强韧耐腐蚀FeCoNiCuAl高熵合金吸波材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)超低温液氮行星式球磨机制备高熵合金粉末：将铁、钴、镍、铜和铝粉按1:1:1:1:1的摩尔比混合均匀后装入不锈钢球磨罐，加入不锈钢球，然后利用真空抽气泵将球磨罐内部抽真空，接着采用超低温液氮行星式球磨机一边往不锈钢球磨罐外壁通液氮，一边高速旋转使不锈钢球磨罐内部进行机械合金化，最后得到FeCoNiCuAl高熵合金粉末；

(2)制备压坯：将干燥好的FeCoNiCuAl高熵合金粉末倒入模具中，静压成型；

(3)微波烧结：将压坯放置于微波烧结设备中加热，加热到600～800℃，保温20-30min，然后缓慢冷却至室温，完成微波烧结处理。