本發明屬于金屬材料軋制技術領域，特別涉及一種二維鉑系列合金材料的復合軋制制備方法。

背景技術：

目前，二維貴金屬材料具有很多獨特的性能，在能源、催化化學等領域具有極高的應用潛能，得到世界學術界和企業界的高度重視，采用經濟恰當的方法制備二維貴金屬材料是一件具有挑戰的工作。

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

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種二維鉑系列合金材料的復合軋制制備方法，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合金屬箔材，為鋁/鉑系列合金/鋁……鉑系列合金/鋁多層復合材料，該箔材可以用于通過化學侵蝕方法制備二維鉑系列合金納米片。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種二維鉑系列合金材料的復合軋制制備方法，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行加熱，溫度設置為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％進行熱軋；

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

第七步：將加熱的材料再進行熱軋，壓下率維持在45-55％；

第八步：重復第六步和第七步10～20次，生產出鉑金屬與鋁的雙金屬復合材料；

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

第十步：重復第九步3～5次，將復合材料軋制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合箔材進行化學侵蝕，即可得到單一的二維鉑系列合金納米片。

本發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合箔材，該復合箔材在二維材料制備等領域具有廣闊前景。

附圖說明

圖1是本發明二維鉑系列合金材料的復合軋制制備方法示意圖。

圖2是本發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

下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。

本發明的主要原理為利用鉑系列合金的高溫穩定性以及高溫塑性，在溫度為400-500度之間進行累積疊軋，制備出鉑系列合金與鋁的復合金屬材料，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合軋制制備流程圖。通過多道次累積軋制，軋件形成層狀結構的鉑系列合金與鋁雙金屬復合箔材。通過異步軋制，將材料的厚度進一步降低，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：將鋁箔沿長度方向對折，完全包覆好鉑合金箔。

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

第五步：將材料取出，利用普通軋機5，以壓下率50％左右進行熱軋，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：將加熱的材料再進行熱軋，壓下率維持在50％。

第八步：重復第六步和第七步15次，成產出鉑金屬與鋁的雙金屬復合材料帶材6。

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

第十步：重復第九步5次，將復合材料軋制8μm。

該工藝已經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，異速比可設置范圍為1.1-1.4。這些參數需要根據實際的材料類型、厚度等來進相應調整。