【技术实现步骤摘要】
本申请涉及高熵合金薄膜制备领域，更特别地涉及一种沉积dy、hf改性alcocrfeni高熵合金薄膜提高tial合金抗氧化性能的方法。
技术介绍
1、tial合金具有密度低、高温下比强度高、蠕变性能好等优势，因此有望用于航空发动机。随着航空发动机推重比的不断提高，涡轮叶片材料的使用温度也越来越高。众所周知，tial合金在高温下会形成不具保护性的tio2和al2o3混合物，而不是单一连续的al2o3。因此，较差的高温抗氧化性限制了tial合金的应用。添加铌、钨和硅等元素似乎可以增强合金tial的高温抗氧化性，但往往会降低其力学性能。因此，需要一种保护涂层来提高tial合金的高温抗氧化性。mcraly(m＝ni、co或两者)包覆型涂层可保护tial合金在高温下不被氧化。然而，mcraly涂层在与tial合金的相容性方面存在缺陷。tial合金基体与mcraly涂层之间严重的互扩散会导致脆性相的形成和内氧化，从而降低涂层的附着力，最终导致涂层过早失效。因此，有必要开发一种与tial合金基体具有良好相容性的抗氧化涂层。
2、高熵合金(heas)的概念由ye和cantor于2004年提出。高熵合金通常由至少五种原子百分比相等或接近相等的元素组成。高熵合金的特殊结构和优异性能得益于其四大效应，包括高熵效应、严重晶格畸变效应、迟滞扩散效应和鸡尾酒效应。高混合熵使高熵合金具有简单的固溶体结构，如面心立方(fcc)、体心立方(bcc)或六方紧密堆积(hcp)，而不是复杂的合金。因此，高熵合金具有优异的高温强度、抗氧化性和耐腐蚀性，有望用作
3、众所周知，少量活性元素(res，如dy和hf)可通过改善氧化层的附着力来提高合金和涂层的高温抗氧化性。feng等人报道，掺杂dy可提高al-si涂层的抗氧化性，因为更强的dy-o键增加了氧化层的附着能。此外，多项研究表明，掺杂hf可抑制氧的向内扩散，并在氧化层与基体的界面上形成富含hf的“钉扎”氧化物，从而提高氧化层的附着性。目前，高熵合金涂层通常采用激光熔覆、热喷涂、磁控溅射和电化学沉积等工艺制备。在这些技术中，磁控溅射因其沉积速率高、薄膜结构致密、薄膜厚度可控等优点而日益受到关注。
4、因此，采用活性元素dy、hf对alcocrfeni高熵合金进行改性，通过提高氧化层附着性能来进一步提高tial合金的抗氧化性能是迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种沉积dy、hf改性alcocrfeni高熵合金薄膜提高tial合金抗氧化性能的方法，提高tial合金的抗氧化性能。
2、本申请提供了一种沉积dy、hf改性alcocrfeni高熵合金薄膜提高tial合金抗氧化性能的方法，包括以下步骤：
3、s1、以ti、al、nb为合成原料，利用真空非自耗电弧熔炼技术，制备ti-45al-8nb基体；
4、s2、称取纯金属原料al、co、cr、fe、ni以及纯活性原料dy、hf，利用真空非自耗电弧熔炼技术制备得到改性alcocrfeni高熵合金靶材；
5、s3、将步骤s1中的ti-45al-8nb基体安装在磁控溅射设备的夹具上，将步骤s2中改性alcocrfeni高熵合金靶材放置在射频靶上，利用磁控溅射技术，得到覆盖改性alcocrfeni高熵合金薄膜的tial合金。
6、优选的，步骤s3中，磁控溅射参数为：ti-45al-8nb基体的温度80～100℃，alcocrfeni高熵合金靶材的功率300w，溅射时间7～8h，气压0.4pa，真空度1x10-4～6x10-4pa。
7、优选的，步骤s1还包括如下步骤：
8、1)将制备的ti-45al-8nb基体采用线切割的工艺切割得到式样，试样采用水磨砂纸磨光后再采用抛光机抛光至镜面；
9、2)将经步骤1)抛光后的ti-45al-8nb基体置于酒精溶液中进行超声波清洗，超声波频率为50～60khz，超声清洗时间10-20min，超声后置于80℃烘箱中烘干。
10、优选的，步骤s2还包括如下步骤：
11、(1)将改性alcocrfeni高熵合金靶材采用线切割的工艺切割并用水磨砂纸磨去表面油污；
12、(2)将经步骤(1)处理后的改性alcocrfeni高熵合金靶材置于酒精溶液中进行超声波清洗，超声波频率为50～60khz，清洗时间为10-20min，然后置于80℃烘箱中烘干。
13、优选的，改性alcocrfeni高熵合金靶材中，dy、hf的掺杂量为0.01-0.03％at。
14、优选的，改性alcocrfeni高熵合金靶材中，al、co、cr、fe、ni的原子比为1：1：1：1：1。
15、优选的，所述步骤1)中，试样先后采用200#，400#，800#，1000#，1200#的水磨砂纸磨光。
16、优选的，所述酒精溶液的质量分数为85-99.9％。
17、优选的，称取纯金属原料al、co、cr、fe、ni以及纯活性原料dy、hf前，对块状、颗粒状及片状纯金属原料al、co、cr、fe、ni与纯活性原料dy、hf进行机械打磨并放入丙酮或无水乙醇中进行超声清洗，去掉氧化膜和沉积物杂质，按照熔点由低到高的顺序依次放入到nb箔中一同包覆并放置于铜坩埚底部，进行熔炼。
18、优选的，熔炼时抽真空至4～5×10-3pa，并充入高纯氩气到1.0×105pa进行保护，在氩气保护下对原料反复熔炼5-6次。
19、因此，本申请采用上述的一种沉积dy、hf改性alcocrfeni高熵合金薄膜提高tial合金抗氧化性能的方法，具有以下有益效果：
20、(1)含0.02at.％活性元素dy、hf的alcocrfeni高熵合金薄膜具有单相bcc的柱状晶体结构，平均晶粒尺寸为21.1nm；
21本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种沉积Dy、Hf改性AlCoCrFeNi高熵合金薄膜提高TiAl合金抗氧化性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种沉积Dy、Hf改性AlCoCrFeNi高熵合金薄膜提高TiAl合金抗氧化性能的方法，其特征在于，步骤S3中，磁控溅射参数为：Ti-45Al-8Nb基体的温度80～100℃，AlCoCrFeNi高熵合金靶材的功率300W，溅射时间7～8h，气压0.4Pa，真空度1x10-4～6x10-4Pa。
3.根据权利要求1所述的一种沉积Dy、Hf改性AlCoCrFeNi高熵合金薄膜提高TiAl合金抗氧化性能的方法，其特征在于，步骤S1还包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种沉积Dy、Hf改性AlCoCrFeNi高熵合金薄膜提高TiAl合金抗氧化性能的方法，其特征在于，步骤S2还包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种沉积Dy、Hf改性AlCoCrFeNi高熵合金薄膜提高TiAl合金抗氧化性能的方法，其特征在于，改性AlCoCrFeNi高熵合金靶材中，Dy、Hf的掺杂量为0.01-0.03％
6.根据权利要求4所述的一种沉积Dy、Hf改性AlCoCrFeNi高熵合金薄膜提高TiAl合金抗氧化性能的方法，其特征在于，改性AlCoCrFeNi高熵合金靶材中，Al、Co、Cr、Fe、Ni的原子比为1：1：1：1：1。
7.根据权利要求3所述的一种沉积Dy、Hf改性AlCoCrFeNi高熵合金薄膜提高TiAl合金抗氧化性能的方法，其特征在于，所述步骤1)中，试样先后采用200#，400#，800#，1000#，1200#的水磨砂纸磨光。
8.根据权利要求3或4所述的一种沉积Dy、Hf改性AlCoCrFeNi高熵合金薄膜提高TiAl合金抗氧化性能的方法，其特征在于，所述酒精溶液的质量分数为85-99.9％。
9.根据权利要求1所述的一种沉积Dy、Hf改性AlCoCrFeNi高熵合金薄膜提高TiAl合金抗氧化性能的方法，其特征在于，称取纯金属原料Al、Co、Cr、Fe、Ni以及纯活性原料Dy、Hf前，对块状、颗粒状及片状纯金属原料Al、Co、Cr、Fe、Ni与纯活性原料Dy、Hf进行机械打磨并放入丙酮或无水乙醇中进行超声清洗，去掉氧化膜和沉积物杂质，按照熔点由低到高的顺序依次放入到Nb箔中一同包覆并放置于铜坩埚底部，进行熔炼。
10.根据权利要求9所述的一种沉积Dy、Hf改性AlCoCrFeNi高熵合金薄膜提高TiAl合金抗氧化性能的方法，其特征在于，熔炼时抽真空至4～5×10-3Pa，并充入高纯氩气到1.0×105Pa进行保护，在氩气保护下对原料反复熔炼5-6次。
...【技术特征摘要】
1.一种沉积dy、hf改性alcocrfeni高熵合金薄膜提高tial合金抗氧化性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种沉积dy、hf改性alcocrfeni高熵合金薄膜提高tial合金抗氧化性能的方法，其特征在于，步骤s3中，磁控溅射参数为：ti-45al-8nb基体的温度80～100℃，alcocrfeni高熵合金靶材的功率300w，溅射时间7～8h，气压0.4pa，真空度1x10-4～6x10-4pa。
3.根据权利要求1所述的一种沉积dy、hf改性alcocrfeni高熵合金薄膜提高tial合金抗氧化性能的方法，其特征在于，步骤s1还包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种沉积dy、hf改性alcocrfeni高熵合金薄膜提高tial合金抗氧化性能的方法，其特征在于，步骤s2还包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种沉积dy、hf改性alcocrfeni高熵合金薄膜提高tial合金抗氧化性能的方法，其特征在于，改性alcocrfeni高熵合金靶材中，dy、hf的掺杂量为0.01-0.03％at。
6.根据权利要求4所述的一种沉积dy、hf改性alcocrfeni高熵合金薄膜提高tial合金抗氧化性能的方法，其特征在于，改性alcocrfeni高熵合金靶材...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。