成分均匀可控的高熵合金薄膜的物理气相沉积制备方法
阅读：120发布：2020-05-08
专利汇可以提供成分均匀可控的高熵合金薄膜的物理气相沉积制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 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。，下面是成分均匀可控的高熵合金薄膜的物理气相沉积制备方法专利的具体信息内容。
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。
成分均匀可控的高熵合金薄膜的物理气相沉积制备方法
技术领域
背景技术
[0002] 高熵合金是区别于传统合金，将辅元作为主元添加，包含五种及五种以上元素的一种新型合金。研究表明，高熵合金结构简单，易形成简单的面心立方、体心立方或非晶相。高熵合金具有高硬度、高强度、耐磨、耐腐蚀等优异性能。但要使单价高，产量低，性能好的高熵合金发挥最大的作用，做为薄膜(涂层)材料是最佳的选择。因此，高熵合金快速被应用在表面改性领域。
[0003] 目前常用的制备高熵合金薄膜的方法主要分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两大类。其中多采用磁控溅射方式进行制备。磁控溅射适用范围广，对于大部分材料，只要能制成靶材，就可以实现溅射，所获得薄膜纯度高，致密性好，成膜均匀性好。
[0004] 磁控溅射制备高熵合金薄膜的靶材主要有以下两种：1.高熵合金块体靶材；通过熔炼的方法制备出高熵合金块体靶材，再完成高熵合金薄膜的制备。这种方法可以很好的控制高熵合金薄膜的化学计量，但是靶材制备过程耗时，繁琐，不利于成分调控设计。2.粉末靶材；选择金属粉末进行混合，通过加压烧结混合的粉制成高熵合金靶。这种方法便于调控成分，但是粉末混合均匀难度较大，只有粉末混合的均匀才能确保获得高熵合金薄膜的成分均匀。
[0005] 目前，高熵合金薄膜在制备过程中多选用高熵合金靶，粉末靶或者单个元素和低组元合金靶材的组合。但是，高熵合金靶难以调控元素含量，且制作成本高；采用单个元素的独立靶材难以获得成分均匀的高熵涂层。
发明内容
[0006] 本发明的主要目的在于提供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，从而克服了现有技术中的不足。
[0007] 为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
[0008] 本发明实施例提供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，其包括：
[0009] 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；
[0010] 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。
[0011] 在一些优选实施例中，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。
[0012] 进一步地，所述单合金靶材所含元素包括金属元素，优选为Al、Ti、V、Cr、Mo、Cu、Fe、W、Co、Ni等中的任意四种或四种以上的组合，但不限于此。
[0013] 进一步地，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中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0015] 1)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，将各元素靶材依次层叠、周期排列，可以根据所需进行调整，不仅制作成本低，而且能够获得成分均匀的高熵合金薄膜，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，可用于设计和制备特定结构和性能高熵合金薄膜；
[0016] 2)本发明采用的拼接靶材方法，进行制备高熵合金薄膜，只需将每个细窄条的纯靶排列组合在一起，无需其他的加工切割操作，操作简单易行；
[0017] 3)本发明把细窄条的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；
[0019] 5)本发明的气相沉积制备方法获得的高熵合金薄膜成分可控均匀且结构单一稳定，可形成单一结构固溶体如面心立方、体心立方甚至是非晶结构；
[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022] 图1是本发明一典型实施例中的磁控溅射复合靶的截面结构示意图。
[0023] 图2是本发明实施例1中的VAlTiCrSi复合靶的截面结构示意图。
[0024] 图3是本发明实施例1中制得的VAlTiCrSi高熵合金薄膜的XRD衍射图谱。
[0025] 图4是本发明实施例2中的VAlTiCrCu复合靶的截面结构示意图。
[0026] 图5是本发明实施例2中制得的VAlTiCrCu高熵合金薄膜的XRD衍射图谱。
[0027] 图6是本发明实施例3中的VAlTiCrMo复合靶的截面结构示意图。
[0028] 图7是本发明实施例3中制得的VAlTiCrMo高熵合金薄膜的XRD衍射图谱。
[0029] 图8是本发明对照例1中采用的复合靶结构示意图。
[0030] 图9是本发明对照例2中采用的复合靶结构示意图。
具体实施方式
[0031] 鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，其主要是首先根据性能设计要求选取元素，采用纯度大于99.9％的纯元素靶材，将各靶材按照一定顺序排列组合，组成一套拼靶，然后在基体的表面进行磁控溅射制备高熵合金薄膜。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0032] 作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的系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，其包括：
[0033] 采用磁控溅射技术，以磁控溅射复合靶为靶材，以一种或两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，所述工作气体至少包含保护性气体；
[0034] 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。
[0035] 进一步地，本发明将纯元素靶材，按照一定顺序排列组合后组成拼靶，通过磁控溅射完成高熵合金薄膜的制备。首先按照所需性能要求，选择对应的元素，制备成单独靶材，根据各元素的特性如电负性、结构、原子半径差等，进行一定规则的排列，将这种多种单合金靶组合而成的拼靶作为磁控溅射制备高熵合金薄膜的靶材，进而实现成分可控均匀。
[0036] 在一些优选实施例中，所述的规则排列是考虑各元素之间的相互作用关系后，进行有序的排列组合。
[0037] 在一些优选实施例中，本发明通过更换单独的纯靶进行重新组合，更换成分，实现成分可控，通过本发明磁控溅射获得的高熵合金薄膜成分均匀。
[0038] 进一步地，本发明是采用磁控溅射复合靶，在清洗后的基体表面沉积得到高熵合金薄膜。
[0039] 在一些优选实施例中，所述复合靶是由相互独立的靶材构成，在垂直方向将这几种靶材层叠排列形成一个靶周期，所述复合靶在垂直方向包括至少一个所述靶周期。
[0040] 进一步地，所述磁控溅射复合靶包含10～12个所述靶周期。
[0041] 进一步地，每一靶周期包括两个以上不同材质的单合金靶材。
[0042] 进一步地，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。
[0043] 进一步地，所述单合金靶材的厚度为5mm～50mm。
[0044] 进一步地，所述单合金靶材的纯度在99.9％以上。
[0045] 在一些优选实施例中，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，保护性气体流量为200sccm～400sccm。
[0046] 进一步地，所述工作气体包括惰性气体，优选为氩气，但不限于此。
[0047] 在一些优选实施例中，所述单合金靶材所含元素还包括金属元素，例如可以优选为Al、Ti、V、Cr、Mo、Cu、Fe、W、Co、Ni等中的任意四种或四种以上的组合，但不限于此。
[0048] 在一些优选实施例中，所述单合金靶材所含元素还包括非金属元素，例如可以优选为Si、C、N中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
[0049] 在一些优选实施例中，所述工作气体还可加入氮气、乙炔等烃类气体，但不限于此。
[0050] 进一步地，所述氮气的流量为0sccm～400sccm。
[0051] 进一步地，所述烃类气体的流量为0sccm～400sccm。
[0052] 进一步地，在磁控溅射过程中，可通入不同的气氛，得到不同高熵合金薄膜，如若要制备氮化高熵合金薄膜，可在镀膜过程中，通入氮气和氩气混合气体；若制备掺碳高熵合金薄膜也可改变相应的气氛，通入乙炔和氩气混合气体，以达到目的。
[0053] 在一些优选实施例中，所述的物理气相沉积制备方法还包括：在进行所述磁控溅射之前，先对所述基体表面进行预处理。
[0056] 进一步地，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。
[0059] 进一步地，本发明利用磁控溅射技术在基体表面沉积高熵合金薄膜，根据所选择的元素结构性质，以及高熵合金的高熵效应、尺寸效应等，所获得的高熵合金容易形成单一结构固溶体如面心立方晶体结构(FCC)、体心立方晶体结构(BCC)甚至能形成非晶相结构。
[0060] 其中，作为一更为具体的实施案例之一，本发明的成分可控均匀的高熵合金薄膜物理气相沉积制备方法具体包括如下工艺步骤：
[0062] 步骤二：如图1所示，根据设计性能选择所需元素(元素A、元素B、元素C、元素D、元素E)，制成纯度大于99.9％的纯靶，考虑各元素之间的相互作用关系后，进行有序的排列组合。将各独立靶材在垂直方向上层叠周期排列组合，组成拼靶。
[0064] 步骤四：清洗完毕后，开始对样品进行磁控溅射，获得高熵合金薄膜。其工艺为：在溅射过程中通氩气保护气氛，以防止在溅射过程中产生氧化物。若要制备氮化高熵合金薄膜，可在镀膜过程中，通入氮气和氩气混合气体；若制备掺碳高熵合金薄膜也可改变相应的气氛，通入乙炔和氩气混合气体，以达到目的。溅射过程中，溅射功率为1000W～3000W、基体偏压为-30V～-70V、基体温度为100℃～400℃、沉积5～10h。
[0065] 并且，所述方法是利用磁控溅射技术在基体表面沉积而获得高熵合金薄膜，成分可控均匀且结构单一稳定。
[0066] 综上，藉由上述技术方案，本发明整体设计思路巧妙，每个纯靶相互独立且组合灵活方便，将各元素靶材依次层叠、周期排列，可以根据所需进行调整，不仅制作成本低，而且能够获得成分均匀的高熵合金薄膜，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，可用于设计和制备特定结构和性能高熵合金薄膜。
[0067] 进一步地，本发明把细窄条的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。
[0068] 下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件。
[0069] 实施例1
[0070] 本实施例中，基体材料为304不锈钢，基体表面是非晶体结构的VAlTiCrSi高熵合金薄膜。
[0071] 该VAlTiCrSi高熵合金薄膜的制备方法如下：
[0072] 采用磁控溅射技术，在基体表面制备VAlTiCrSi高熵合金薄膜，主要包括如下步骤：
[0073] (1)如图2所示，选择V靶、Al靶、Ti靶、Cr靶、Si靶，在垂直方向按照V-Al-Ti-Cr-Si的顺序自上而下依次层叠排列厚度为10mm的各靶材，形成一个靶周期；然后，在垂直方向包括12个所述靶周期，形成复合靶。
[0074] (2)对基体表面进行机械磨抛处理，分别用石油醚、丙酮和酒精进行超声清洗3次，然后用流动的氮气吹干；然后，将基体放入磁控溅射腔体，抽真空至真空度为10-3Pa，利用Ar离子对复合靶轰击20min，并对基体样品进行离子刻蚀20min。
[0075] (3)磁控溅射步骤(1)中的复合靶10min，在步骤(2)处理后的基体表面沉积6h，得到VAlTiCrSi高熵合金薄膜，溅射过程中，溅射功率为2000W、基体偏压为-30V～-70V、基体温度为100℃，反应腔体内压力为10-3mbar，工作气体为氩气，工作气体流量为200sccm。
[0076] 上述制得的VAlTiCrSi高熵合金薄膜样品的元素成分含量如下表1所示：
[0077] 表1：VAlTiCrSi高熵合金薄膜元素成分含量
[0078]
[0079]
[0080] 从表1可以看出，该VAlTiCrSi高熵合金薄膜样品中各元素的原子百分含量均满足高熵合金中元素的原子百分含量为5％～35％的要求。
[0081] 图3是该VAlTiCrSi高熵合金薄膜样品的XRD衍射图谱，显示只在45°附近有一个宽泛的馒头峰，表征该VAlTiCrSi高熵合金薄膜为非晶态结构。
[0082] 实施例2
[0083] 本实施例中，基体材料为304不锈钢，基体表面是BCC结构的VAlTiCrCu高熵合金薄膜。
[0084] 该VAlTiCrCu高熵合金薄膜的制备方法如下：
[0085] 采用磁控溅射技术，在基体表面制备VAlTiCrCu高熵合金薄膜，主要包括如下步骤：
[0086] (1)如图4所示，选择V靶、Al靶、Ti靶、Cr靶、Cu靶，在垂直方向按照V-Al-Ti-Cr-Cu的顺序自上而下依次层叠排列厚度为10mm的各靶材，形成一个靶周期；然后，在垂直方向包括12个所述靶周期，形成复合靶。
[0087] (2)对基体表面进行机械磨抛处理，分别用石油醚、丙酮和酒精进行超声清洗3次，然后用流动的氮气吹干；然后，将基体放入磁控溅射腔体，抽真空至真空度为10-3Pa，利用Ar离子对复合靶轰击20min，并对基体样品进行离子刻蚀20min。
[0088] (3)磁控溅射步骤(1)中的复合靶10min，在步骤(2)处理后的基体表面沉积5h，得到VAlTiCrCu高熵合金薄膜，溅射过程中，溅射功率为2000W、基体偏压为-50V、基体温度为100℃～400℃，反应腔体内压力为10-3mbar，工作气体为氩气，工作气体流量为400sccm。
[0089] 上述制得的VAlTiCrCu高熵合金薄膜样品的元素成分含量如下表2所示：
[0090] 表2：VAlTiCrCu高熵合金薄膜元素成分含量
[0091]
[0092]
[0093] 从表2可以看出，不同基体温度的VAlTiCrCu高熵合金薄膜样品中各元素的原子百分含量均满足高熵合金中元素的原子百分含量为5％～35％的要求。
[0094] 图5是该VAlTiCrCu高熵合金薄膜样品的XRD衍射图谱，显示VAlTiCrCu高熵合金薄膜具有BCC相结构，其衍射峰位于约42.6°，约61.8°和约78.0°，表征该VAlTiCrCu高熵合金薄膜为体心立方(BCC)结构。
[0095] 实施例3
[0096] 本实施例中，基体材料为304不锈钢，基体表面是BCC结构的VAlTiCrMo高熵合金薄膜。
[0097] 该VAlTiCrMo高熵合金薄膜的制备方法如下：
[0098] 采用磁控溅射技术，在基体表面制备VAlTiCrMo高熵合金薄膜，主要包括如下步骤：
[0099] (1)如图6所示，选择V靶、Al靶、Ti靶、Cr靶、Mo靶，在垂直方向按照V-Al-Ti-Cr-Mo的顺序自上而下依次层叠排列厚度为10mm的各靶材，形成一个靶周期；然后，在垂直方向包括12个所述靶周期，形成复合靶。
[0100] (2)对基体表面进行机械磨抛处理，分别用石油醚、丙酮和酒精进行超声清洗3次，然后用流动的氮气吹干；然后，将基体放入磁控溅射腔体，抽真空至真空度为10-3Pa，利用Ar离子对复合靶轰击20min，并对基体样品进行离子刻蚀20min。
[0101] (3)磁控溅射步骤(1)中的复合靶10min，在步骤(2)处理后的基体表面沉积10h，得到VAlTiCrMo高熵合金薄膜，溅射过程中，溅射功率为1000W、基体偏压为-70V、基体温度为100℃，反应腔体内压力为10-2mbar，工作气体为氩气，工作气体流量为300sccm。
[0102] 上述制得的VAlTiCrMo高熵合金薄膜样品的元素成分含量如下表3所示：
[0103] 表3：VAlTiCrMo合金薄膜元素成分含量
[0104]
[0105] 从表3可以看出，该VAlTiCrMo高熵合金薄膜样品中各元素的原子百分含量均满足高熵合金中元素的原子百分含量为5％～35％的要求。
[0106] 图7是该VAlTiCrMo高熵合金薄膜样品的XRD衍射图谱，该VAlTiCrMo高熵合金薄膜为体心立方(BCC)结构。
[0107] 实施例4
[0108] 本实施例中，基体材料为304不锈钢，成分进行优化选择，基体表面是VAlTiCrW高熵合金薄膜。
[0109] 该VAlTiCrW高熵合金薄膜的制备方法如下：
[0110] 采用磁控溅射技术，在基体表面制备VAlTiCrW高熵合金薄膜，主要包括如下步骤：
[0111] (1)选择V靶、Al靶、Ti靶、Cr靶、W靶，在垂直方向按照V-Al-Ti-Cr-W的顺序自上而下依次层叠排列厚度为10mm的各靶材，形成一个靶周期；然后，在垂直方向包括12个所述靶周期，形成复合靶。
[0112] (2)对基体表面进行机械磨抛处理，分别用石油醚、丙酮和酒精进行超声清洗3次，然后用流动的氮气吹干；然后，将基体放入磁控溅射腔体，抽真空至真空度为10-3Pa，利用Ar离子对复合靶轰击20min，并对基体样品进行离子刻蚀20min。
[0113] (3)磁控溅射步骤(1)中的复合靶10min，在步骤(2)处理后的基体表面沉积6h，得到VAlTiCrW高熵合金薄膜，溅射过程中，溅射功率为3000W、基体偏压为-50V、基体温度为200℃，反应腔体内压力为2×10-3mbar，工作气体为氩气，工作气体流量为400sccm。
[0114] 上述制得的VAlTiCrW高熵合金薄膜样品的元素成分含量如下表4所示：
[0115] 表4：VAlTiCrW合金薄膜元素成分含量
[0116]
[0117] 从表4可以看出，该VAlTiCrW高熵合金薄膜样品中各元素的原子百分含量均满足高熵合金中元素的原子百分含量为5％～35％的要求。
[0118] 实施例5
[0119] 本实施例中，基体材料为304不锈钢，成分进行优化选择，基体表面是AlFeCoNiCrCu高熵合金薄膜。
[0120] 该AlFeCoNiCrCu高熵合金薄膜的制备方法如下：
[0121] 采用磁控溅射技术，在基体表面制备AlFeCoNiCrCu高熵合金薄膜，主要包括如下步骤：
[0122] (1)选择Fe靶、Al靶、Co靶、Cr靶、Ni靶、Cu靶，在垂直方向按照Fe-Al-Co-Cr-Ni-Cu的顺序自上而下依次层叠排列厚度为10mm的各靶材，形成一个靶周期；然后，在垂直方向包括10个所述靶周期，形成复合靶。
[0123] (2)对基体表面进行机械磨抛处理，分别用石油醚、丙酮和酒精进行超声清洗3次，-3然后用流动的氮气吹干；然后，将基体放入磁控溅射腔体，抽真空至真空度为10 Pa，利用Ar离子对复合靶轰击20min，并对基体样品进行离子刻蚀20min。
[0124] (3)磁控溅射步骤(1)中的复合靶10min，在步骤(2)处理后的基体表面沉积6h，得到AlFeCoNiCrCu高熵合金薄膜，溅射过程中，溅射功率为2000W、基体偏压为-50V、基体温度-2为300℃，反应腔体内压力为10 mbar，工作气体为氩气，工作气体流量为200sccm。
[0125] 上述制得的AlFeCoNiCrCu高熵合金薄膜样品的元素成分含量如下表5所示：
[0126] 表5：AlFeCoNiCrCu合金薄膜元素成分含量
[0127]
[0128] 从表5可以看出，该VAlTiCrMo高熵合金薄膜样品中各元素的原子百分含量均满足高熵合金中元素的原子百分含量为5％～35％的要求。
[0129] 实施例6
[0130] 本实施例中，基体材料为304不锈钢，基体表面是BCC结构的VAlTiCrSiN高熵合金薄膜。
[0131] 该VAlTiCrSiN高熵合金薄膜的制备方法如下：
[0132] 采用磁控溅射技术，在基体表面制备VAlTiCrSiN高熵合金薄膜，主要包括如下步骤：
[0133] (1)如图2所示，选择V靶、Al靶、Ti靶、Cr靶、Si靶，在垂直方向按照V-Al-Ti-Cr-Si的顺序自上而下依次层叠排列厚度为10mm的各靶材，形成一个靶周期；然后，在垂直方向包括12个所述靶周期，形成复合靶。
[0134] (2)对基体表面进行机械磨抛处理，分别用石油醚、丙酮和酒精进行超声清洗3次，然后用流动的氮气吹干；然后，将基体放入磁控溅射腔体，抽真空至真空度为10-3Pa，利用Ar离子对复合靶轰击20min，并对基体样品进行离子刻蚀20min。
[0135] (3)磁控溅射步骤(1)中的复合靶10min，在步骤(2)处理后的基体表面沉积6h，得到VAlTiCrSi高熵合金薄膜，溅射过程中，溅射功率为2000W、基体偏压为-50V、基体温度为100℃，反应腔体内压力为10-3mbar，工作气体为氩气和氮气混合气体，工作气体流量为氩气：100sccm；氮气100sccm。
[0136] 上述制得的VAlTiCrSiN高熵合金薄膜样品的元素成分含量如下表6所示：
[0137] 表6：VAlTiCrSiN高熵合金薄膜元素成分含量
[0138]
[0139] 从表6可以看出，该VAlTiCrSiN高熵合金薄膜样品中各元素的原子百分含量均满足高熵合金中元素的原子百分含量为5％～35％的要求。
[0140] 实施例7
[0141] 本实施例中，基体材料为304不锈钢，基体表面是BCC结构的VAlTiCrCuC高熵合金薄膜。
[0142] 该VAlTiCrCuC高熵合金薄膜的制备方法如下：
[0143] 采用磁控溅射技术，在基体表面制备VAlTiCrCuC高熵合金薄膜，主要包括如下步骤：
[0144] (1)如图4所示，选择V靶、Al靶、Ti靶、Cr靶、Cu靶，在垂直方向按照V-Al-Ti-Cr-Cu的顺序自上而下依次层叠排列厚度为10mm的各靶材，形成一个靶周期；然后，在垂直方向包括12个所述靶周期，形成复合靶。
[0145] (2)对基体表面进行机械磨抛处理，分别用石油醚、丙酮和酒精进行超声清洗3次，然后用流动的氮气吹干；然后，将基体放入磁控溅射腔体，抽真空至真空度为10-3Pa，利用Ar离子对复合靶轰击20min，并对基体样品进行离子刻蚀20min。
[0146] (3)磁控溅射步骤(1)中的复合靶10min，在步骤(2)处理后的基体表面沉积5h，得到VAlTiCrCu高熵合金薄膜，溅射过程中，溅射功率为2000W、基体偏压为-50V、基体温度为100℃，反应腔体内压力为10-3mbar，工作气体为氩气和乙炔的混合气体，工作气体流量为氩气：200sccm；乙炔：100sccm。
[0147] 上述制得的VAlTiCrCuC高熵合金薄膜样品的元素成分含量如下表7所示：
[0148] 表7：VAlTiCrCuC高熵合金薄膜元素成分含量
[0149]
[0150] 从表7可以看出，不同基体温度的VAlTiCrCuC高熵合金薄膜样品中各元素的原子百分含量均满足高熵合金中元素的原子百分含量为5％～35％的要求。
[0151] 对照例1
[0152] 现有技术如CN108677157A公开了一种具有高硬高电阻特性的高熵合金薄膜制备方法，利用小的圆形拼接靶材完成高熵合金薄膜的制备，选用的是纯金属靶材：Ni片、Fe和合金靶材：CoCr合金靶材以对称分布的方式拼接成圆盘状，如图8所示。该方法需要调整靶材的角度进行切割调整，可用于在微纳电子器件表面制备高熵合金薄膜，生产尺度较小。
[0153] 对照例2
[0154] 现有技术如CN103255385A公开了一种磁控溅射用复合靶材的设计方法，适用于如赫斯勒及半赫斯勒化合物等具有脆性、及由于组元熔点差异较大或部分组元成分易于偏析而难以制成符合化学计量比的化合物靶材的薄膜制备。该方法需要将单质靶分别切割成一定数量5°、10°、30°、60°的扇形段，然后按照计算出的所需单质靶材面积或角度分别选用合适数量的扇形段，清洗干净后需用导电胶将它们交替间隔地粘贴到与靶材相同尺寸的薄铜片上，如图9所示。制备靶材过程需要对靶材进行二次加工操作，工艺繁琐。
[0155] 对照例3
[0156] CN109402590A公开了一种磁控溅射制备高熵合金涂层的方法，首先将Cr、Mn、Fe、Ni-B、Al-Si按比例进行球磨合金化，经加压烧结制成高熵合金靶，然后在钢基体表面进行磁控溅射高熵合金涂层，最后在渗氮炉中进行渗氮。更换元素制备高熵合金涂层，需要重新选择原料加压烧结制成高熵合金靶。
[0157] 本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
[0158] 在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
[0159] 在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
[0160] 除非另外具体陈述，否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、has或having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。
[0161] 应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
[0163] 尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。
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