一种基于三种三元非晶合金元素组合的五元高熵非晶合金及其制备方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2023-12-26 11:24:36
本发明公开了一种基于三种三元非晶合金元素组合的五元高熵非晶合金及其制备方法。该方法通过选取具有较好非晶形成能力的三种三元非晶合金,从中挑选元素组合成五元高熵合金,结合实验测试结果确认所设计的高熵合金具有非晶态结构,从而完成高熵非晶合金的成分设计工作。高熵非晶合金同时具备高熵合金的成分特点和非晶合金的性能特点,如高强度,高硬度,高耐磨,高耐蚀等,具有良好的应用前景,探讨这类合金的成分设计方法既有理论意义,也有很高的实用价值。
本发明针对高熵非晶合金的成分设计问题,旨在提供一种基于三种三元非晶合金元素组合的五元高熵非晶合金及其制备方法。通过选取三种三元非晶合金成分;通过三元非晶合金成分所用元素的组合,获得五元高熵合金成分;通过实验的方法,确认五元高熵合金具有非晶态结构。本方法能够指导高熵非晶合金的成分设计工作,促进这类材料的进一步研究和应用。
高熵合金是近十几年来发展起来的一种多组元合金,合金中包含五种或五种以上元素,各元素所占原子百分比均在5%‑35%之间。这类合金与传统以某一种或两种元素为主要组成元素的合金在很多性质方面有很大差别,表现出很多独特的特点。在特定的制备条件下,部分高熵合金能形成非晶态结构,即高熵非晶合金。高熵非晶合金结合了高熵合金的成分特点和非晶合金的性能特点,如高强度,高硬度,高耐磨,高耐蚀等,在某些特定的领域具有良好的应用前景。然而,目前关于哪些种类的高熵合金能形成非晶态结构,如何进行高熵非晶合金的成分设计等方面的研究还不够全面,深入,因此探讨高熵非晶合金的成分设计方法是十分必要的。目前高熵非晶合金的成分设计主要还是依靠反复实验试错,元素选择存在很大的盲目性,容易造成实验失败,导致所设计的高熵合金不具有非晶结构,从而丧失其优越性能。
目前有关非晶合金的研究工作已经积累了很多研究成果,尤其是有关三元非晶合金的研究工作。根据井上明久先生提出的非晶形成三原则,非晶合金的成分一般具有如下特点:三种及以上元素作为组元;组元间有较大的负混合焓;组员间有较大的原子半径差等。由此推论,将这些容易形成非晶的多种元素混合在一起组成高熵合金,其在原子紧密堆积(原子半径差)及元素间亲和力(负混合焓)等方面对于形成非晶结构仍然十分有利。
丁红瑜,男,汉族,1984年生,湖北麻城人。 2007年本科毕业于华中科技大学材料学院,2013年博士毕业于清华大学材料学院。其中2011 年赴日本东北大学金属材料研究所进行为期半年的交换留学。 2013.8-2018.1在上海飞机制造有限公司工作,参与大型民用客机增材制造零部件研发工作,获得C919首飞贡献奖章。 长期从事金属材料快速凝固、激光增材制造技术等方面的研究。近五年主持江苏省青年基金,江苏省双创人才计划项目,江苏省产学研合作项目各1项,作为学术骨干参与国家自然基金项目2项,科技部国家重点研发计划项目1项、863项目1项。申请发明专利13件,已授权10件;申请并授权实用新型专利2件;申请PCT专利1件;在国内外学术期刊发表文章30余篇(包括Nature Communications 1篇,共同第一作者);参编专著1部。 研究方向:非晶合金,高熵合金的制备及性能研究;增材制造结构优化及质量控制。 课程教学:主讲本科生课程《增材制造技术》,研究生课程《增材制造技术原理与应用》。
与现有技术相比,本发明一种基于三种三元非晶合金元素组合的五元高熵非晶合金及其制备方法,具有如下优势:
1、本发明操作简便,无需经过复杂的计算,公式推演即可完成相应成分设计工作;
2、本发明建立在前人实验结果基础上,且有理论依据,成功概率高,减少了试错工作量;
3、通过本发明可一次性获得多个高熵非晶合金成分,设计效率高。
技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,此项技术想尽快落地保定,希望具备此项技术研发的技术方,能够尽快承接此项目。。