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专利摘要

本发明公开了一种成分均匀可控的高熵合金薄膜的物理气相沉积制备方法。所述制备方法包括：采用磁控溅射技术，以磁控溅射复合靶为靶材，以一种以上气体作为工作气体，对基体施加负偏压，从而在基体表面沉积得到成分均匀可控的高熵合金薄膜；所述磁控溅射复合靶包括在垂直方向上呈周期排列的至少一个靶周期，每一靶周期包括在垂直方向上依次层叠的单合金靶材。本发明提供的制备方法简单，整体设计思路巧妙，每个纯靶相互独立且组合灵活方便，可以根据所需进行调整，能够经济、高效的实现成分可控均匀的高熵合金薄膜的制备，本发明把薄层靶材层叠拼接起来，较之大块纯靶材的组合，可以使得产品中各种成分更为均匀，从而获得具有单一相的产品。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202010008107.6
申请日期:
2020-01-06
专利申请人:
中国科学院宁波材料技术与工程研究所
分类号:
C23C14/35 ; C23C14/14
发明/设计人:
蒲吉斌，郑淑璟，蔡召兵，王立平，薛群基
权利要求: 1.一种成分均匀可控的高熵合金薄膜的物理气相沉积制备方法，其特征在于包括：采用磁控溅射技术，以磁控溅射复合靶为靶材，以一种以上气体为工作气体，对基体施加负偏压，从而在基体表面沉积得到成分均匀可控的高熵合金薄膜，所述工作气体至少包含保护性气体；其中，所述磁控溅射复合靶包括在垂直方向上呈周期排列的至少一个靶周期，每一靶周期包括在垂直方向上依次层叠的多个单合金靶材。2.根据权利要求1所述的物理气相沉积制备方法，其特征在于，所述磁控溅射技术采用的工艺条件包括：溅射功率为1000W～3000W，基体偏压为-30V～-70V，基体温度为100℃～400℃，沉积时间为5h～10h，反应腔体内压力为10-3mbar～10-2mbar，工作气体流量为200sccm～400sccm；优选的，所述保护性气体包括惰性气体，尤其优选为氩气。3.根据权利要求1所述的物理气相沉积制备方法，其特征在于：所述磁控溅射复合靶包含10～12个所述靶周期。4.根据权利要求1所述的物理气相沉积制备方法，其特征在于：每一靶周期包括两个以上不同材质的单合金靶材；和/或，每一靶周期中的多个单合金靶材均为薄层状且彼此紧密堆叠；和/或，所述单合金靶材的厚度为5mm～50mm；和/或，所述单合金靶材的纯度在99.9％以上。5.根据权利要求4所述的物理气相沉积制备方法，其特征在于：所述单合金靶材所含元素包括金属元素，优选为Al、Ti、V、Mo、Cr、Cu、Fe、W、Co、Ni中的任意四种或五种以上的组合。6.根据权利要求5所述的物理气相沉积制备方法，其特征在于：所述单合金靶材所含元素还包括非金属元素，优选为Si、C、N中的任意一种。7.根据权利要求1所述的物理气相沉积制备方法，其特征在于：所述工作气体还包括氮气和/或烃类气体；优选的，所述氮气的流量为0sccm～400sccm；优选的，所述烃类气体包括乙炔；优选的，所述烃类气体的流量为0sccm～400sccm。8.根据权利要求1所述的物理气相沉积制备方法，其特征在于还包括：在进行所述磁控溅射之前，先对所述基体表面进行预处理；优选的，所述预处理包括：以砂纸或砂轮机对所述基体表面进行打磨处理，之后进行清洗，吹干；优选的，所述制备方法包括：利用辉光放电原理刻蚀清洗基体表面；和/或，所述制备方法还包括：在进行所述磁控溅射之前，先将反应腔体抽真空至真空度低于1.0×10–3Pa。9.根据权利要求4所述的物理气相沉积制备方法，其特征在于还包括：在进行所述磁控溅射之前，先对所述磁控溅射复合靶进行Ar离子轰击；和/或，所述基体的材质包括不锈钢、高温钢或高速钢，尤其优选为304不锈钢或316不锈钢。10.根据权利要求4所述的物理气相沉积制备方法，其特征在于：所述高熵合金薄膜呈面心立方晶体结构、体心立方晶体结构或非晶结构。