一种二维铂系列合金材料的复合轧制制备方法与流程

本发明属于金属材料轧制技术领域，特别涉及一种二维铂系列合金材料的复合轧制制备方法。

背景技术：

目前，二维贵金属材料具有很多独特的性能，在能源、催化化学等领域具有极高的应用潜能，得到世界学术界和企业界的高度重视，采用经济恰当的方法制备二维贵金属材料是一件具有挑战的工作。

对于铂系列合金材料，其室温强度很大，难以变形。另外，该类材料具有优异的塑性，适合于塑性成形方法制备二维材料。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种二维铂系列合金材料的复合轧制制备方法，采用高温叠轧与室温异步轧制的工艺，制备出铂系列合金与铝合金的层状复合金属箔材，为铝/铂系列合金/铝……铂系列合金/铝多层复合材料，该箔材可以用于通过化学侵蚀方法制备二维铂系列合金纳米片。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种二维铂系列合金材料的复合轧制制备方法，包括如下步骤：

第一步：以铂合金和纯铝金属箔材为原料，铂合金轧制前的厚度为20～100μm，铝轧制前的厚度为20～100μm；

第二步：金属铝箔和铂合金箔剪切成长方形尺寸，铝箔的宽度与铂合金箔相同，但是，铝箔的长度为铂合金箔的一倍；

第三步：将铝箔对折，完全包覆好铂合金箔；

第四步：将包覆好的材料放入加热炉中进行加热，温度设置为400～500度，保温时间3～5分钟；

第五步：将材料取出，以压下率在45-55％进行热轧；

第六步：将轧制后的带材进行折叠，放入加热炉中重新加热，保温时间在3～5分钟；

第七步：将加热的材料再进行热轧，压下率维持在45-55％；

第八步：重复第六步和第七步10～20次，生产出铂金属与铝的双金属复合材料；

第九步：以累积叠轧制备的铂金属与铝的双金属复合材料为原料，在室温情况下进行异步轧制，异速比设置为1.1～1.4；

第十步：重复第九步3～5次，将复合材料轧制5-10μm，得到制备二维铂系列合金纳米片的原料。

本发明所述铂合金可以为铂铱合金、铂铁合金或铂镍合金。

将所得二维铂系列合金复合箔材进行化学侵蚀，即可得到单一的二维铂系列合金纳米片。

本发明目前适合铂系列合金材料，包括：铂铱合金、铂铁合金、铂镍合金等，可制备铂系列合金材料与铝双金属复合箔材，该复合箔材在二维材料制备等领域具有广阔前景。

附图说明

图1是本发明二维铂系列合金材料的复合轧制制备方法示意图。

图2是本发明各道次工序后铂铱合金/铝双金属箔材示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

本发明的主要原理为利用铂系列合金的高温稳定性以及高温塑性，在温度为400-500度之间进行累积叠轧，制备出铂系列合金与铝的复合金属材料，然后利用异步轧制制备出5-10微米厚度的铂系列合金与铝的极薄金属箔材，该箔材通过化学侵蚀，可以制备出二维铂系列合金纳米片。图1所示为二维铂系列合金材料的复合轧制制备流程图。通过多道次累积轧制，轧件形成层状结构的铂系列合金与铝双金属复合箔材。通过异步轧制，将材料的厚度进一步降低，该箔材用于制备二维铂系列合金纳米片。

图1所示为二维铂系列合金材料的复合轧制制备流程图。

第一步：以铂合金箔材4和纯铝金属箔材3为原料，铂合金轧制前的厚度为50μm，铝轧制前的厚度为50μm。

第二步：金属铝箔和铂合金箔剪切成长方形尺寸，铝箔的宽度与铂合金箔相同，但是，铝箔的长度为铂合金箔的一倍。

第三步：将铝箔沿长度方向对折，完全包覆好铂合金箔。

第四步：将材料放入加热炉1中进行加热，加热中的轧件2始终在加热炉1中，温度设置为450度，保温时间5分钟。

第五步：将材料取出，利用普通轧机5，以压下率50％左右进行热轧，速率V为3m/s。

其中，压下率等于(H-h)/H，H和h分别表示轧制前和轧制后轧件的厚度。

第六步：将轧制后的带材沿长度方向进行折叠，放入加热炉中重新加热，保温时间在5分钟。

第七步：将加热的材料再进行热轧，压下率维持在50％。

第八步：重复第六步和第七步15次，成产出铂金属与铝的双金属复合材料带材6。

第九步：以累积叠轧制备的铂金属与铝的双金属复合材料带材6为原料，在室温情况下利用异步轧机7进行异步轧制，异速比(V₀/V₁)设置为1.2。

第十步：重复第九步5次，将复合材料轧制8μm。

该工艺已经用来制备二维铂铱合金/铝双金属箔材，图2所示为各工序道次后铂铱合金/铝双金属箔材的样品。

图2给出了轧制的箔材，厚度只有8-10微米。通过侵蚀铝后，就可以得到单一的二维铂合金纳米材料。

本发明中，铂合金箔材4可以为铂铱合金、铂铁合金、铂镍合金等，可行的厚度范围为20-100μm，纯铝金属箔材3可行的厚度范围为20-100μm，第四步中，加热温度可设置范围为400-500度，保温时间3-5分钟。第五步中热轧速率范围可设置为1-5m/s，第六步中，重新加热保温时间3-5分钟，将轧件重新加热至400-500度，压下率范围45-55％，热轧道次10-20次，异步轧制道次3-5次，异速比可设置范围为1.1-1.4。这些参数需要根据实际的材料类型、厚度等来进相应调整。