一种CuNiFeCoCr高熵合金纳米粉末的制备方法

本发明涉及新型金属合金纳米材料制备领域，具体涉及了一种简单制备cunifecocr高熵合金纳米粉末的方法

背景技术：

1、高熵合金(high-entropy alloys，heas)，也称多主元合金、成分复杂合金，是一种含有等摩尔量或近似等摩尔量的元素组成的合金材料。heas通常由单一固溶体组成，而不是形成复杂相或金属间化合物，这使它们与典型的合金区别开来，而且高混合熵和缓慢扩散效应进一步降低了heas的脆性。通常heas性质非常稳定，与传统合金掺杂不同，由于其稳定性极不易掺杂，heas的特性会因其精确组成、微观结构和加工环境而有很大差异，这使得heas的设计和优化难度很高。

2、由于heas的抗氧化性、高热稳定性和优异的机械性能，包括热疲劳和高温强度，使得heas成为近年来引起广泛关注的代表性新型合金，特别是在航空航天、能源、汽车、生物医学和电子领域的各种应用中都非常广泛。

3、合成heas常用方法有真空熔炼法、激光熔覆法、机械合金化法、粉末冶金法等，但各方法的普遍缺陷是高熵合金中元素的偏析现象，如用真空熔炼法合成的样品各个区域的元素含量不均匀，必须要二次熔炼或热处理解决偏析现象。

技术实现思路

1、本发明主要提供了一种工艺简单、价格低廉、性质稳定且可两步制备cunifecocrheas纳米粉末的方法，以各个元素等摩尔比的条件下合成cunifecocr，生产过程无污染，产物产率高。

2、本发明的具体操作过程如下：

3、1.以等摩尔比称量铁粉、钴粉、镍粉、铬粉和铜粉，一起放入球磨罐中，以10:1的球料比球磨12h，球磨机使用304不锈钢小球，球磨机转动5min暂停1min，保证混料混合均匀的前提下，不因过热而发生冷焊现象。将球磨后粉末放入压片机中，手动加压、保压3min、卸压、再次加压将圆片旋转压出，压制成高度约为2mm的圆片。

4、2.把压制好的圆片嵌入阳极石墨锅中，将石墨锅放入水平式直流电弧等离子体放电装置中双层圆筒状冷凝壁套筒的右侧，钨棒作为阴极放入套筒左侧，调整阴极与阳极石墨锅中心在同一条直线上，利用阳极电机驱动阳极，调整阴阳两极间距约0.6cm。

5、3.关闭水平式直流电弧等离子体放电装置舱门，利用氩气进行两次洗气，在洗气过程中保证每次气压抽至6pa以下。开启循环冷却水，并向装置中通入氮气。待装置内气压升至20-60kpa后，启动弧焊机电源，设置电流为80-150a，进行引弧，待弧光稳定后，持续反应8-10min后关闭电源。

6、4.在循环冷却水和氮气气氛的保护下，冷却钝化6h。在阳极石墨锅和水冷套表面收集到cunifecocrheas黑色粉末。

7、本发明比现有技术的优势在于合成的cunifecocrheas纳米粉末纯度高、性质稳定、无元素偏析现象，制备方法操作简便、成本低廉、可重复性好、产率高。

技术特征：

1.一种cunifecocr高熵合金纳米粉末的制备方法，其特征在于，主要步骤如下：

2.按照权利要求1所述的cunifecocr高熵合金纳米粉末的制备方法，其特征在于，放电过程中一直通入循环冷却水，外层冷却水从进水口流入，经过整个外层腔体，并从出水口流出；内层冷却水从进水口流入，经过内层水冷套筒，从出水口流出；阳极冷却水从进水口流入，从出水口流出；各路冷却水保持彼此互不相通。

3.按照权利要求1所述的cunifecocr高熵合金纳米粉末的制备方法，其特征在于，铁粉、钴粉、镍粉、铬粉、铜粉、氩气和氮气的纯度都保持在99.99％以上。

4.根据权利要求1-3任一所述的制备方法制得的cunifecocr高熵合金纳米粉末，其特征在于，所述cunifecocr高熵合金纳米粉末采用直流电弧等离子体放电装置直接获得。

技术总结
本发明为一种CuNiFeCoCr高熵合金纳米粉末的制备方法。将各金属按照等摩尔比称量，以10:1的球料比球磨12h，取出后压制成片，将其置于阳极石墨锅中心，配以钨棒作为阴极，将阴阳极放入水平式直流电弧等离子体放电装置反应腔内。利用氩气进行两次以上洗气，洗气结束后向装置中通入氮气。待装置内气压升至20‑60kPa，设置电流为80‑150A，进行引弧，直至反应完全，在循环冷却水和氮气气氛保护下，冷却钝化6h。收集阳极石墨锅和水冷套表面可得到黑色粉末，即为CuNiFeCoCr高熵合金纳米材料。

技术研发人员：高伟,王子尚,邓江浩,殷红
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21