CN107059063A - 一种制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法 - Google Patents

一种制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107059063A
CN107059063A CN201710426920.3A CN201710426920A CN107059063A CN 107059063 A CN107059063 A CN 107059063A CN 201710426920 A CN201710426920 A CN 201710426920A CN 107059063 A CN107059063 A CN 107059063A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alfemntizr
entropy alloys
molten
powder
salt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710426920.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107059063B (zh
Inventor
杨瑞嵩
蒋智炜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan University of Science and Engineering
Original Assignee
Sichuan University of Science and Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan University of Science and Engineering filed Critical Sichuan University of Science and Engineering
Priority to CN201710426920.3A priority Critical patent/CN107059063B/zh
Publication of CN107059063A publication Critical patent/CN107059063A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107059063B publication Critical patent/CN107059063B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/36—Alloys obtained by cathodic reduction of all their ions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/02—Electrodes; Connections thereof
    • C25C7/025—Electrodes; Connections thereof used in cells for the electrolysis of melts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

本发明属于新材料制备技术领域，具体为一种制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法。该方法公开了一种制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法，1）将TiO2、MnO2、ZrO2、Fe2O3粉末混合均匀后烧结制成试片，作为熔盐电解的阴极；2）将高纯石墨棒作为阳极；3）采用NaF‑AlF3‑CaF2‑Al2O3为熔盐体系进行电解得到AlFeMnTiZr高熵合金。本发明采用熔盐电解法制备AlFeMnTiZr高熵合金，为制备AlFeMnTiZr高熵合金提供了新的思路，将会促进制备AlFeMnTiZr高熵合金的大规模生产应用。采用本方法制备得到的产物纯度高，工艺过程易于产业化。

Description

一种制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法
技术领域
本发明属于新材料制备技术领域，具体为一种制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法。
背景技术
高熵合金具有较高的强度，良好的耐磨性、高加工硬化，耐高温软化、耐高温氧化、耐腐蚀和高电阻率等优异性能或这些优异特性的组合，这是传统多元合金所无法比拟的。目前，高熵合金在多个领域得到应用，如可用作高速切削刀具、高尔夫球头打击面、油压气压杆、钢管及辊压筒的硬面、高频软磁薄膜等。高熵合金所表现出来的优异耐蚀性能，使其在化学工厂、船舶等领域的应用也具有一席之地。此外，在电热材料，除氢材料，在IC扩散阻绝层和微机电加工原件等工业领域也有着较为广阔的发展前景。
目前常见的高熵合金制备方法主要有真空熔炼法、粉末冶金法、机械合金化法等，各种方法都有其优势和劣势，根据高熵合金的用途、性能来选择合适的制备方法与工艺是高熵合金进一步发展壮大的核心思路。目前，关于高熵合金的制备机理与选择具体组元元素的理论研究较少，但随着高熵合金制备工艺的改进必然使高熵合金应用领域得到扩大。
发明内容
本发明的发明目的是针对上述问题，提供一种制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法。该方法可以解决现有方法复杂，或者制备得到的产物纯度不高的问题。
本发明的具体技术方案如下：
本发明制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法，其制备步骤为：
1）采用行星球磨机将TiO2、MnO2、ZrO2、Fe2O3粉末以摩尔比0.6-1.4 : 0.5-1.5 : 0.6-1.4 : 0.3-0.9混合球磨，工艺参数为150-300转/min，球磨1-5h。将混合均匀后的粉末在压片机上以10-20MPa的压力将粉末压制成型。将压制成型后试样在马弗炉中加热至800-1000℃保温4-10h烧结后作为熔盐电解的阴极。采用高纯石墨棒作为熔盐电解的阳极。
2）按摩尔比为0.9-2.4 : 0.5-1.5 : 0.1-0.5 : 0.1-0.5称量NaF、AlF3、CaF2、Al2O3粉末并混合均匀，作为熔盐介质。
3）熔盐电解工艺为：将熔盐介质放入石墨坩埚内，然后置于电阻炉内加热至900-1100℃保温30-90min，然后插入电极，电解5-10h。整个过程需采用氩气保护。电解装置示意图见附图1。在石墨坩埚中放入熔盐介质，再把石墨坩埚放入电阻炉中加热至300℃，然后开始通入氩气以防止石墨坩埚的氧化和熔盐介质的挥发。当温度达到900-1100℃并稳定后，放入阴极和阳极，预热5-15min，通电开始电解，电解时间5-10h。全程需采用氩气保护。
4）将电解后的阴极产物，经蒸馏水充分冲洗，然后干燥得到AlFeMnTiZr高熵合金。
本发明的积极效果体现在：
（一）产物纯度高，工艺过程易于产业化。
（二）采用熔盐电解法制备AlFeMnTiZr高熵合金，为制备AlFeMnTiZr高熵合金提供了新的思路，将会促进制备AlFeMnTiZr高熵合金的大规模生产应用。
附图说明
图1为电解装置示意图；
其中，1-热电偶；2-电阻炉；3-铁坩埚；4-石墨坩埚；5-阴极；6-阳极；7-熔盐介质；8-氩气进气管
图2 为实施例1中产物的XRD衍射图谱；
图3 为实施例2中产物的XRD衍射图谱；
图4 为实施例3中产物的XRD衍射图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例和比较例进一步阐述本发明。应理解为，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解为，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本申请中所述的%，如无特殊说明，均表示其质量百分含量。
实施例1：
1）采用行星球磨机将TiO2、MnO2、ZrO2、Fe2O3粉末以摩尔比0.9:1.1:0.8:0.7混合球磨，工艺参数为200转/min，球磨3h。将混合均匀后的粉末在压片机上以20MPa的压力将粉末压制成型。将压制成型后试样在马弗炉中加热至900℃保温6h烧结后作为熔盐电解的阴极。采用高纯石墨棒作为熔盐电解的阳极。
2）按摩尔比为2.1:0.9:0.2:0.3称量NaF、AlF3、CaF2、Al2O3粉末并混合均匀，作为熔盐介质。
3）熔盐电解工艺为：将熔盐介质放入石墨坩埚内，然后置于电阻炉内加热至1000℃保温60min，然后插入电极，电解8h。整个过程需采用氩气保护。在石墨坩埚中放入熔盐介质，再把石墨坩埚放入电阻炉中加热至300℃，然后开始通入氩气以防止石墨坩埚的氧化和熔盐介质的挥发。当温度达到1000℃并稳定后，放入阴极和阳极，预热10min，通电开始电解，电解时间8h。全程需采用氩气保护。
4）将电解后的阴极产物，经蒸馏水充分冲洗，然后干燥，得到得产物XRD衍射图谱见图2。由图2可知，产物全是AlFeMnTiZr高熵合金，纯度接近100%。
建议：
实施例2：
1）采用行星球磨机将TiO2、MnO2、ZrO2、Fe2O3粉末以摩尔比0.9:1.1:0.8:0.7混合球磨，工艺参数为200转/min，球磨3h。将混合均匀后的粉末在压片机上以20MPa的压力将粉末压制成型。将压制成型后试样在马弗炉中加热至900℃保温6h烧结后作为熔盐电解的阴极。采用高纯石墨棒作为熔盐电解的阳极。
2）按摩尔比为2.3:1.1:0.5:0.4称量NaF、AlF3、CaF2、Al2O3粉末并混合均匀，作为熔盐介质。
3）熔盐电解工艺为：将熔盐介质放入石墨坩埚内，然后置于电阻炉内加热至1000℃保温60min，然后插入电极，电解8h。整个过程需采用氩气保护。在石墨坩埚中放入熔盐介质，再把石墨坩埚放入电阻炉中加热至300℃，然后开始通入氩气以防止石墨坩埚的氧化和熔盐介质的挥发。当温度达到1000℃并稳定后，放入阴极和阳极，预热10min，通电开始电解，电解时间8h。全程需采用氩气保护。
4）将电解后的阴极产物，经蒸馏水充分冲洗，然后干燥，得到的产物XRD衍射图谱见图3。
由图3可知，在该工艺条件下，除了得到AlFeMnTiZr高熵合金外，还出现了副产物AlTi金属间化合物，通过软件计算可得：在该工艺条件下，产物中AlFeMnTiZr高熵合金纯度约为97%。
实施例3：
1）采用行星球磨机将TiO2、MnO2、ZrO2、Fe2O3粉末以摩尔比1.1:0.9:1.2:0.7混合球磨，工艺参数为200转/min，球磨3h。将混合均匀后的粉末在压片机上以20MPa的压力将粉末压制成型。将压制成型后试样在马弗炉中加热至900℃保温6h烧结后作为熔盐电解的阴极。采用高纯石墨棒作为熔盐电解的阳极。
2）按摩尔比为2.1:0.9:0.2:0.3称量NaF、AlF3、CaF2、Al2O3粉末并混合均匀，作为熔盐介质。
3）熔盐电解工艺为：将熔盐介质放入石墨坩埚内，然后置于电阻炉内加热至1000℃保温60min，然后插入电极，电解8h。整个过程需采用氩气保护。在石墨坩埚中放入熔盐介质，再把石墨坩埚放入电阻炉中加热至300℃，然后开始通入氩气以防止石墨坩埚的氧化和熔盐介质的挥发。当温度达到1000℃并稳定后，放入阴极和阳极，预热10min，通电开始电解，电解时间8h。全程需采用氩气保护。
4）将电解后的阴极产物，经蒸馏水充分冲洗，然后干燥，得到得产物XRD衍射图谱见图4。由图4可知，在该工艺条件下，除了得到AlFeMnTiZr高熵合金外，还出现了副产物AlTi和TiZr金属间化合物，通过软件计算可得：在该工艺条件下，产物中AlFeMnTiZr高熵合金纯度约为92%。
对比图2，图3和图4可知，我们可以通过优化工艺参数，避免副产物出现，提高产物AlFeMnTiZr高熵合金纯度。
以上所述实例仅是本专利的实施方式，但本专利的保护范围并不局限于此。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利原理的前提下，根据本专利的技术方案及其专利构思，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）采用行星球磨机将TiO2、MnO2、ZrO2、Fe2O3粉末以摩尔比0.6-1.4 : 0.5-1.5 : 0.6-1.4 : 0.3-0.9混合球磨，混合均匀后在压片机上将粉末压制成型；将压制成型后试样在马弗炉中加热至800-1000℃保温4-10h烧结后作为熔盐电解的阴极；采用高纯石墨棒作为熔盐电解的阳极；
2）按摩尔比为0.9-2.4 : 0.5-1.5 : 0.1-0.5 : 0.1-0.5称量NaF、AlF3、CaF2、Al2O3粉末并混合均匀，作为熔盐介质；
3）熔盐电解工艺为：将熔盐介质放入石墨坩埚内，然后置于电阻炉内加热至900-1100℃保温30-90min，然后插入电极，电解5-10h；
4）将电解后的阴极产物，经蒸馏水充分冲洗，然后干燥得到AlFeMnTiZr高熵合金。
2.根据权利要求1所述制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法，其特征在于：步骤1）中球磨的工艺参数为150-300转/min，球磨1-5h。
3.根据权利要求1所述制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法，其特征在于：步骤1)中压片机的压力为10-20MPa。
4.根据权利要求1所述制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法，其特征在于：所述的NaF、AlF3、CaF2、Al2O3粉末均过200目筛。
5.根据权利要求1所述制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法，其特征在于：所述的熔盐电解过程需采用氩气保护。
CN201710426920.3A 2017-06-08 2017-06-08 一种制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法 Active CN107059063B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710426920.3A CN107059063B (zh) 2017-06-08 2017-06-08 一种制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710426920.3A CN107059063B (zh) 2017-06-08 2017-06-08 一种制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107059063A true CN107059063A (zh) 2017-08-18
CN107059063B CN107059063B (zh) 2018-08-24

Family

ID=59615872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710426920.3A Active CN107059063B (zh) 2017-06-08 2017-06-08 一种制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107059063B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111633218A (zh) * 2020-06-17 2020-09-08 西北有色金属研究院 一种高熵合金粉末及其无氧烧结制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1479810A (zh) * 2000-11-15 2004-03-03 ���Ŵ�ѧ 金属间化合物
CN1479794A (zh) * 2000-11-15 2004-03-03 剑桥大学技术服务有限公司 金属和合金粉末以及粉末的制造
CN101597777A (zh) * 2009-06-29 2009-12-09 重庆大学 一种使用金属氧化物直接制备金属粉末或者合金粉末的方法
CN101629308A (zh) * 2009-04-29 2010-01-20 江苏江南铁合金有限公司 一种电脱氧制备铽铁、镝铁、铽镝铁合金的方法
CN103173674A (zh) * 2013-02-26 2013-06-26 中山大学 一种具有一级磁相变的六元高熵合金及其制备方法
CN103849900A (zh) * 2014-02-25 2014-06-11 广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院) 一种稀土合金的制备方法
CN104060300A (zh) * 2014-07-15 2014-09-24 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 钛铝钒合金粉末的制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1479810A (zh) * 2000-11-15 2004-03-03 ���Ŵ�ѧ 金属间化合物
CN1479794A (zh) * 2000-11-15 2004-03-03 剑桥大学技术服务有限公司 金属和合金粉末以及粉末的制造
US20040052672A1 (en) * 2000-11-15 2004-03-18 Fray Derek John Metal and alloy powders and powder fabrication
CN101629308A (zh) * 2009-04-29 2010-01-20 江苏江南铁合金有限公司 一种电脱氧制备铽铁、镝铁、铽镝铁合金的方法
CN101597777A (zh) * 2009-06-29 2009-12-09 重庆大学 一种使用金属氧化物直接制备金属粉末或者合金粉末的方法
CN103173674A (zh) * 2013-02-26 2013-06-26 中山大学 一种具有一级磁相变的六元高熵合金及其制备方法
CN103849900A (zh) * 2014-02-25 2014-06-11 广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院) 一种稀土合金的制备方法
CN104060300A (zh) * 2014-07-15 2014-09-24 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 钛铝钒合金粉末的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
K. S. MOHANDAS ET. AL.: "FCC Cambridge process and removal of oxygen from metal oxygen system by molten salt electrolysis: An overview", 《TRANSACTIONS OF THE INDIAN INSTITUTE OF METALS》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111633218A (zh) * 2020-06-17 2020-09-08 西北有色金属研究院 一种高熵合金粉末及其无氧烧结制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107059063B (zh) 2018-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105948733B (zh) 亚氧化钛可溶电极及其制备方法与在熔盐电解制备高纯钛中的应用
CN108436074B (zh) 钽钨合金箔材制备方法及钽钨合金箔材
CN104862508A (zh) 一种铝基石墨烯复合材料的制备方法
CN106381408B (zh) 一种钾冰晶石熔盐中铝热还原制备铝钪中间合金的方法
CN106591892A (zh) 亚氧化钛系可溶电极制备方法及其在电解制备高纯钛中的应用
CN104451783A (zh) 一种难熔金属含氧酸盐直接电解制备金属的方法
WO2019104809A1 (zh) 电解废弃硬质合金直接制备钨基合金粉末的方法
CN109338250A (zh) 一种铁基多孔非晶合金以及制备方法
CN104131315B (zh) 一种稀土镁镍基储氢合金电解共析合金化方法
CN105463515A (zh) 一种熔盐电脱氧法制备V-4Cr-4Ti合金的方法
CN103741171A (zh) 一种铝液-熔盐法生产铝锆合金的方法
CN101255576A (zh) 一种提高熔盐电解提取金属锆效率的方法
CN107059063B (zh) 一种制备AlFeMnTiZr高熵合金的方法
CN102703929A (zh) 一种钛铁矿直接还原制取Ti-Fe合金的方法
CN105543516B (zh) 熔盐介质中铝热还原二氧化钛制备铝钛母合金的方法
CN102818454A (zh) 一种节能低成本可合金化的复合坩埚
CN105734611B (zh) 一种新型节能阳极钢爪的制备方法
CN106282593A (zh) 一种电子束冷床炉回收重熔tc4废料的工艺
CN107587168A (zh) 熔盐电解制备金属钛的方法
CN110205652B (zh) 一种铜钪中间合金的制备方法和应用
CN109797318B (zh) 一种制备Al3Ti增强铝基材料的方法
CN108950286A (zh) 一种制备ZnAlCrMnNbB高熵合金的方法
CN104047030B (zh) 一种陶瓷外壳与合金内芯的铝电解惰性阳极的制备方法
CN102936672B (zh) 一种用于轧机的轧辊材料及其制备方法
CN102560562B (zh) 一种镍基金属间化合物惰性阳极的制造方法及应用方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant