本發(fā)明屬于金屬材料軋制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種二維鉑系列合金材料的復(fù)合軋制制備方法。

背景技術(shù)：

目前，二維貴金屬材料具有很多獨特的性能，在能源、催化化學(xué)等領(lǐng)域具有極高的應(yīng)用潛能，得到世界學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的高度重視，采用經(jīng)濟(jì)恰當(dāng)?shù)姆椒ㄖ苽涠S貴金屬材料是一件具有挑戰(zhàn)的工作。

對于鉑系列合金材料，其室溫強(qiáng)度很大，難以變形。另外，該類材料具有優(yōu)異的塑性，適合于塑性成形方法制備二維材料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種二維鉑系列合金材料的復(fù)合軋制制備方法，采用高溫疊軋與室溫異步軋制的工藝，制備出鉑系列合金與鋁合金的層狀復(fù)合金屬箔材，為鋁/鉑系列合金/鋁……鉑系列合金/鋁多層復(fù)合材料，該箔材可以用于通過化學(xué)侵蝕方法制備二維鉑系列合金納米片。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種二維鉑系列合金材料的復(fù)合軋制制備方法，包括如下步驟：

第一步：以鉑合金和純鋁金屬箔材為原料，鉑合金軋制前的厚度為20～100μm，鋁軋制前的厚度為20～100μm；

第二步：金屬鋁箔和鉑合金箔剪切成長方形尺寸，鋁箔的寬度與鉑合金箔相同，但是，鋁箔的長度為鉑合金箔的一倍；

第三步：將鋁箔對折，完全包覆好鉑合金箔；

第四步：將包覆好的材料放入加熱爐中進(jìn)行加熱，溫度設(shè)置為400～500度，保溫時間3～5分鐘；

第五步：將材料取出，以壓下率在45-55％進(jìn)行熱軋；

第六步：將軋制后的帶材進(jìn)行折疊，放入加熱爐中重新加熱，保溫時間在3～5分鐘；

第七步：將加熱的材料再進(jìn)行熱軋，壓下率維持在45-55％；

第八步：重復(fù)第六步和第七步10～20次，生產(chǎn)出鉑金屬與鋁的雙金屬復(fù)合材料；

第九步：以累積疊軋制備的鉑金屬與鋁的雙金屬復(fù)合材料為原料，在室溫情況下進(jìn)行異步軋制，異速比設(shè)置為1.1～1.4；

第十步：重復(fù)第九步3～5次，將復(fù)合材料軋制5-10μm，得到制備二維鉑系列合金納米片的原料。

本發(fā)明所述鉑合金可以為鉑銥合金、鉑鐵合金或鉑鎳合金。

將所得二維鉑系列合金復(fù)合箔材進(jìn)行化學(xué)侵蝕，即可得到單一的二維鉑系列合金納米片。

本發(fā)明目前適合鉑系列合金材料，包括：鉑銥合金、鉑鐵合金、鉑鎳合金等，可制備鉑系列合金材料與鋁雙金屬復(fù)合箔材，該復(fù)合箔材在二維材料制備等領(lǐng)域具有廣闊前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明二維鉑系列合金材料的復(fù)合軋制制備方法示意圖。

圖2是本發(fā)明各道次工序后鉑銥合金/鋁雙金屬箔材示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。

本發(fā)明的主要原理為利用鉑系列合金的高溫穩(wěn)定性以及高溫塑性，在溫度為400-500度之間進(jìn)行累積疊軋，制備出鉑系列合金與鋁的復(fù)合金屬材料，然后利用異步軋制制備出5-10微米厚度的鉑系列合金與鋁的極薄金屬箔材，該箔材通過化學(xué)侵蝕，可以制備出二維鉑系列合金納米片。圖1所示為二維鉑系列合金材料的復(fù)合軋制制備流程圖。通過多道次累積軋制，軋件形成層狀結(jié)構(gòu)的鉑系列合金與鋁雙金屬復(fù)合箔材。通過異步軋制，將材料的厚度進(jìn)一步降低，該箔材用于制備二維鉑系列合金納米片。

圖1所示為二維鉑系列合金材料的復(fù)合軋制制備流程圖。

第一步：以鉑合金箔材4和純鋁金屬箔材3為原料，鉑合金軋制前的厚度為50μm，鋁軋制前的厚度為50μm。

第二步：金屬鋁箔和鉑合金箔剪切成長方形尺寸，鋁箔的寬度與鉑合金箔相同，但是，鋁箔的長度為鉑合金箔的一倍。

第三步：將鋁箔沿長度方向?qū)φ?，完全包覆好鉑合金箔。

第四步：將材料放入加熱爐1中進(jìn)行加熱，加熱中的軋件2始終在加熱爐1中，溫度設(shè)置為450度，保溫時間5分鐘。

第五步：將材料取出，利用普通軋機(jī)5，以壓下率50％左右進(jìn)行熱軋，速率V為3m/s。

其中，壓下率等于(H-h)/H，H和h分別表示軋制前和軋制后軋件的厚度。

第六步：將軋制后的帶材沿長度方向進(jìn)行折疊，放入加熱爐中重新加熱，保溫時間在5分鐘。

第七步：將加熱的材料再進(jìn)行熱軋，壓下率維持在50％。

第八步：重復(fù)第六步和第七步15次，成產(chǎn)出鉑金屬與鋁的雙金屬復(fù)合材料帶材6。

第九步：以累積疊軋制備的鉑金屬與鋁的雙金屬復(fù)合材料帶材6為原料，在室溫情況下利用異步軋機(jī)7進(jìn)行異步軋制，異速比(V₀/V₁)設(shè)置為1.2。

第十步：重復(fù)第九步5次，將復(fù)合材料軋制8μm。

該工藝已經(jīng)用來制備二維鉑銥合金/鋁雙金屬箔材，圖2所示為各工序道次后鉑銥合金/鋁雙金屬箔材的樣品。

圖2給出了軋制的箔材，厚度只有8-10微米。通過侵蝕鋁后，就可以得到單一的二維鉑合金納米材料。

本發(fā)明中，鉑合金箔材4可以為鉑銥合金、鉑鐵合金、鉑鎳合金等，可行的厚度范圍為20-100μm，純鋁金屬箔材3可行的厚度范圍為20-100μm，第四步中，加熱溫度可設(shè)置范圍為400-500度，保溫時間3-5分鐘。第五步中熱軋速率范圍可設(shè)置為1-5m/s，第六步中，重新加熱保溫時間3-5分鐘，將軋件重新加熱至400-500度，壓下率范圍45-55％，熱軋道次10-20次，異步軋制道次3-5次，異速比可設(shè)置范圍為1.1-1.4。這些參數(shù)需要根據(jù)實際的材料類型、厚度等來進(jìn)相應(yīng)調(diào)整。