[发明专利]一种具有一级磁相变的六元高熵合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高熵合金技术领域，更具体地，涉及一种具有一级磁相变的六元高熵合金及其制备方法。

背景技术

一级磁相变材料是一种在外界条件（如磁场，温度或者压力等等）作用下，能够在某个临界条件的附近发生磁相转变的材料。该材料在转变的同时具有显著的磁热效应以及磁性强度的大幅度变化，是近年来磁学领域的研究热点。一级磁相变从热力学上来说是一种不连续的相变。具有一级磁相变的材料主要应用于磁制热及制冷，其用途相当于目前的空调里面的制冷剂。由于一级磁相变的材料发生磁相变时可选的临界温度范围非常宽，因此它与目前通用的液态制冷剂相比，其可应用的环境范围更宽。同时，部分具有一级磁相变的材料同时还具有明显磁阻效应，在发生磁相变的同时材料的电阻也发生剧烈的变化，而具有良好的磁阻性能的材料可以应用于地磁定位、矿物探测，以及军事方面如导弹导航和反潜技术，其它应用潜力也受到科学界的广泛关注。

高熵合金(也称多主元高乱度合金)是一种多组元的合金体系，就是主要由五种或以上元素，每种元素含量在5%-35%组成的合金。该种合金由于成分构成为多种主元而倾向于混乱排列。研究发现，高熵合金的原子排布具有相当高的均匀性和原子不易扩散的特性,因此较容易获得热稳定性高的固溶相,甚至非晶结构。根据合金的组成和结构，不同的高熵合金显示出不同的特性，其在力学、抗腐蚀等性能方面往往表现优于传统合金。多元高熵合金不仅在理论研究方面有重大价值 ,在工业生产方面同样具有巨大的发展潜力。

由于其多种组元的原子半径的差异导致其原子在结构上偏向于无序排布，高熵合金在结构上的无序会导致导带的两端形成局域态，而仅仅在能带的中间的电子态才是扩展态。1958年Anderson在对无序体系电子态的研究中，证明了当势场无序足够大时，薛定谔方程的解在空间是局域化的。当材料的费米能级处于扩展态时电子传输比较容易，导电性能好，材料呈金属性质；而当费米能级处于能带的定域态时导电性差，呈绝缘体性质，因此材料的导电性决定于Fermi面附近电子所处的状态。改变条件（如温度、压强、磁场、施加电场或调节材料的电子浓度和无序度等），可使Fermi能级从局域态区域进入扩展态区域，材料的导电性将发生剧烈的变化，从绝缘体到金属转变，反之依然。由于材料的电子态的变化，所以在发生金属-绝缘体的转变的同时也会伴随着材料的磁相变。目前对高熵合金的磁性研究中，尚未有过一级磁相变的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，为了克服现有技术中对高熵合金不能实现一级磁相变技术的不足，提供一种具有一级磁相变的高熵合金。

本发明所要解决的另一技术问题是，提供一种具有一级磁相变的高熵合金的制备方法。

本发明所要解决的上述技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种具有一级磁相变的六元高熵合金，其特征在于，其通式结构为：Mg_aMn_bFe_cCo_dNi_eGd_f ，其中a选自12.03~19.09，b选自6.02~11.46，c选自29.09~34.74，d选自15.66~25.17，e选自16.15~22.99，f选自5.04~9.15。

本发明所述的合金，既保留高熵合金的特点，同时又兼具一级磁相变材料的功能。

作为一种优选方案，a选自12.03~12.06，b选自6.02~10.05，c选自29.09~34.74，d选自15.66~25.17，e选自16.15~22.99，f选自5.09~9.15。

作为一种优选方案，所述的六元高熵合金通过电化学还原沉积得到，电化学还原沉积中的电解液由如下组分组成：二甲基亚砜（DMSO）、四乙基六氟磷酸铵（(C₂H₅)₄NPF₆）、维生素C、GdCl₃、FeCl₂、CoCl₂、 NiCl₂、 MnCl₂和MgCl₂。