【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及新材料，尤其涉及一種飛秒激光制備納米多孔合金的方法。
技術(shù)介紹
1、納米多孔金屬是由納米孔隙和金屬韌帶組成的新型功能材料，兼具多孔材料、金屬材料及納米材料的特征，在醫(yī)藥、催化、分離、傳感器、電子、光學(xué)、微流體以及微觀力學(xué)等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。目前，制備納米多孔金屬材料的主要途徑有：金屬粉末燒結(jié)法、模板法、layer-by-layer自組裝技術(shù)、沉積法和脫合金化法等。
2、飛秒激光器是一種持續(xù)脈沖時(shí)間在飛秒（femtosecond,?fs）量級(jí)的脈沖激光器，具有脈沖短，能量高，峰值功率大等特點(diǎn)，在環(huán)境、信息、醫(yī)療、國(guó)防、工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在材料加工方面，飛秒激光高頻和高分辨特性使其對(duì)材料周圍影響極小，能安全的實(shí)現(xiàn)微區(qū)熔覆、切割、打孔、雕刻及熱處理等工藝，使其廣泛應(yīng)用于材料增材制造、表面改性、納米材料加工和集成電路刻蝕等，但在納米多孔金屬的制備上尚未見報(bào)道。
3、本專利技術(shù)結(jié)合飛秒激光大能量密度、高加工精度及其對(duì)合金材料的熔覆與刻蝕加工特性，提出以si基合金為前驅(qū)體，利用飛秒激光器加工納米多孔金屬的設(shè)想。本專利技術(shù)的設(shè)計(jì)思路與模板法制備納米多孔材料的脫模過程近似，其原理是利用si單質(zhì)及其氧化物與金屬材料的輻照差異，在激光作用下使si基材料迅速揮發(fā)，剩余金屬合金在惰性氣體高速吹掃條件下快速冷卻形成金屬韌帶。同時(shí)，隨加工深度的增大，內(nèi)部揮發(fā)的氣體持續(xù)外溢并阻止金屬孔隙的閉合，從而活動(dòng)具有連通特性的納米多孔材料的過程。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、一種飛秒激光制備納米多孔合金的方法，包括如下步驟：
4、步驟1、按合金成分對(duì)高純?cè)吓浔确Q重；
5、步驟2、利用真空電弧熔煉或感應(yīng)熔煉技術(shù)制備前驅(qū)體母合金錠，再將母合金錠裁切/冷軋至0.5mm以下或通過熔體快淬技術(shù)制成厚度10-20?μm的合金條帶用作前驅(qū)體合金；
6、步驟3、采用飛秒激光器對(duì)前驅(qū)體合金進(jìn)行輻照處理，同時(shí)輔以0.1-0.15?mpa?高純ar或n2氣在0-20?m/s流速范圍進(jìn)行吹掃保護(hù)，獲得納米多孔合金材料。
7、作為本專利技術(shù)進(jìn)一步方案，所述步驟1采用純度大于99?wt.?%的si、fe、co、y、ti、v、cr、mn、ni、cu、zn、zr、nb、hf、ta、w、al、b和c等高純?cè)习磎asibocxd，其中m?=?fe、co、y、ti、v、cr、mn、ni、cu、zn、zr、nb、hf、ta、w、al；x?=?b、c、o、p；a、b、c和d分別表示各對(duì)應(yīng)元素的原子百分比，滿足10?≤a?≤?50，20≤?b?≤?80，0≤?c?≤?35，0≤?d?≤?35，且a?+?b?+?c?+d?=?100名義成分進(jìn)行配比，其中o和p元素分別使用固定配比的金屬氧化物和fe-p/ni-p二元合金進(jìn)行。
8、作為本專利技術(shù)進(jìn)一步方案，前驅(qū)體薄片的尺寸在1?mm以下；飛秒激光器輻照功率40-80?。
9、作為本專利技術(shù)進(jìn)一步方案，在大氣環(huán)境及低流速，吹掃流速≤3?m/s條件下，前驅(qū)體合金表面獲得由sio2和金屬材料組成的納米線；吹掃流速在3-9?m/s左右時(shí)制得具有不同形貌特征的si納米線和納米多孔材料；吹掃速度在10?m/s以上時(shí)制得由合金組成的納米多孔材料。
10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：本專利技術(shù)的方法可以有效調(diào)控納米材料的組成與形貌，并且可克服脫合金化法及沉積法等傳統(tǒng)納米多孔金屬制備工藝對(duì)前驅(qū)體化學(xué)穩(wěn)定性的要求，有效制得化學(xué)活性活潑的納米多孔cu、ti、zr、?mn和al等合金材料有望在吸附、過濾、催化及工程加工等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。本專利技術(shù)拓展了納米多孔金屬材料的研究范圍，也為飛秒激光的實(shí)際應(yīng)用開辟了一個(gè)新的方向。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于飛秒激光技術(shù)制備納米多孔合金的方法，其特征在于所述工藝通過飛秒激光器輻照刻蝕的方式完成，輻照過程中的氣體吹掃條件決定納米材料的組成、形貌與尺寸；所獲納米材料的尺寸在0.02-20?μm范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，前驅(qū)體合金為Si基MaSibOcXd?(M?=?Fe、Co、Y、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Hf、Ta、W、Al；X?=?B、C、O、P；a、b、c和d分別表示各對(duì)應(yīng)元素的原子百分比，滿足10?≤a?≤?50，20≤?b?≤?80，0≤?c?≤?35，0≤?d?≤?35，且a?+?b?+?c?+?d?=?100)合金，其特點(diǎn)在于：先利用電弧熔煉、感應(yīng)熔煉制得成分均勻的前驅(qū)體合金母合金錠，再通過液態(tài)急冷或切割冷軋等技術(shù)將前驅(qū)體合金條帶或薄片；最后在惰性氣體吹掃條件下進(jìn)行輻照處理，獲得組成和形貌可調(diào)的納米材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述，前驅(qū)體薄片的尺寸在1?mm以下；飛秒激光器輻照功率40-80?；惰性保護(hù)氣體為Ar氣或N2氣，且在輻照過程中的吹掃速度在0-20?m/s范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述，
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于飛秒激光技術(shù)制備納米多孔合金的方法，其特征在于所述工藝通過飛秒激光器輻照刻蝕的方式完成，輻照過程中的氣體吹掃條件決定納米材料的組成、形貌與尺寸；所獲納米材料的尺寸在0.02-20?μm范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，前驅(qū)體合金為si基masibocxd?(m?=?fe、co、y、ti、v、cr、mn、ni、cu、zn、zr、nb、hf、ta、w、al；x?=?b、c、o、p；a、b、c和d分別表示各對(duì)應(yīng)元素的原子百分比，滿足10?≤a?≤?50，20≤?b?≤?80，0≤?c?≤?35，0≤?d?≤?35，且a?+?b?+?c?+?d?=?100)合金，其特點(diǎn)在于：先利用電弧熔煉、感應(yīng)熔煉制得...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：閆國(guó)心，張忠鵬，孫國(guó)新，馬殿國(guó)，張臨財(cái)，林之森，趙志鵬，朱言利，王靜靜，郭中凱，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天津守正科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。