[发明专利]一种大面积平行取向十次准晶近似相微米管的制备方法

说明书

一种大面积平行取向十次准晶近似相微米管的制备方法，属于金属材料领域。本发明采用真空感应熔炼法制备出等原子比Al₂₀Si₂₀Mn₂₀Fe₂₀Ga₂₀合金铸锭，随后在真空单辊铜轮甩带设备中感应加热熔化，制备出合金薄带，在所述薄带自由面得到大面积平行取向Al_18.8Si_20.6Mn_22.7Fe_26.6Ga_11.3准晶近似相微米管。此外，通过纳米压痕法测得该微米管具有较佳的硬度‑杨氏模量组合，分别达到10.9Gpa、189.3Gpa，表现出较为优异的力学性能。本发明的优点在于首次制备出大面积平行取向十次准晶近似相微米管，制备方法简单易行，周期短，易量产，为大规模制备准晶相关管状材料提供了有效途径。该微米管集合了准晶、高熵合金以及微纳尺寸的特性，对发展其潜在的应用具有重要的价值。

技术领域

本发明涉及高熵合金、准晶近似相和微米管制备技术领域，特别是涉及一种大面积平行取向十次准晶近似相微米管的制备方法。

技术背景

自1991年Iijima报道了碳纳米管以来，这种具有中空结构的一维管状材料因其独特的结构，良好的强度和比表面积，令人羡慕的光学、电学特性以及传输性而受到广泛的研究，在生物医药输送、能量存储、传感器材料、场发射材料、储氢材料和催化等方面有重要的应用。但是纳米管的内径小，生长过程易被其他物质堵塞，内壁和内部空腔得不到充分有效利用，降低了纳米管的实际应用价值。因而，直径在1～10μm之间，具有单分散性、化学稳定、空腔尺寸大的微米管，受到了研究者的广泛关注。

近年来，利用直接气相沉积法、金属辅助催化法、热溶液法、层状结构卷曲法以及模板辅助法等，研究人员成功制备了多种微米管类型：碳，金属(α-Fe、Pd、Se、Te等)，氧化物(ZnO、Al₂O₃、Co₃O₄、SiO₂、CeO等)，氮化物(SiN_x等)，硫化物(WS₂、MoS₂等)，聚合物(聚苯胺微米管、聚吡啶微米管等)以及各种复合微米管(碳/Fe₃O₄@Fe、柳絮/MoS₂、金属纳米粒子Pt/碳纤维等)。

具有高硬度、耐磨、抗氧化及特殊物理化学性质(光、电、磁声、热和功能转换等方面)的金属间化合物，可用于半导体材料、形状记忆材料、储氢催化材料、磁性材料等。而当前，成功制备金属间化合物微米管的研究并不多。Puente等人采用镀钛镍丝互扩散制备了TiNi金属间化合物微米管，具有形状记忆和超弹性行为，但是制备工艺复杂、周期长。

准晶及准晶近似相是特殊类型的复杂金属间化合物，他们的管状结构鲜有发现，特别是直接在合金凝固过程中形成管状结构。因此，制备出大面积平行取向复杂金属间化合物微米管，并利用微米管的金属特性、小尺寸、平行取向等特点发展其潜在的应用，将会有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大面积平行取向十次准晶近似相微米管的制备方法。该方法成功的在Al₂₀Si₂₀Mn₂₀Fe₂₀Ga₂₀高熵合金甩带薄带中制备出了大面积平行取向十次准晶近似相(复杂金属间化合物)微米管。为利用微米管的金属特性、小尺寸、平行取向等特点发展其潜在的应用提供重要理论依据。

本发明的目的通过如下技术方案实现：