[发明专利]一种Mg-Cu-Dy无定形体复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Mg-Cu-Dy无定形体复合材料及其制备方法。

背景技术

无定形体合金因其具有独特的物理、化学及力学性能已引起人们的广泛关注。在众多的无定形体合金体系中，Mg基块状无定形体合金因质量轻、强度高而极有可能成为新型的轻质结构材料。但Mg基块状无定形体合金在变形过程中极易产生应变软化和绝热软化，很快沿着应力轴一定角度发生断裂，几乎不发生塑性变形。与其它块状无定形体合金不同的是Mg基块状无定形体合金表现得更脆，变形与断裂不光以剪切方式进行，还以劈裂等方式进行，有的在没超过屈服极限在弹性变形阶段就发生断裂。本发明设想的方法为在这类合金中加入或原位析出韧性晶态颗粒或枝晶态相制备无定形体复合材料从而改善其塑韧性。

尽管有关Mg基块状无定形体合金强韧化的研究已有进展，但大都局限于Mg-Cu-Zn-Y基块状无定形体合金，且绝大多数在提高塑性的同时合金的密度也随之提高，作为一种轻质高强结构材料，密度提高造成了其应用潜力下降。为扩大合金体系，在不提高合金密度的前提下，改善Mg基块状无定形体合金力学性能，采用少组元Mg-Cu-Dy块状合金为基础，通过改变组元成分比例，形成Mg基无定形体合金复合材料。

发明内容

本发明的目的之一是提供了一种Mg-Cu-Dy无定形体复合材料；

本发明的又一目的是提供了一种Mg-Cu-Dy无定形体复合材料的制备方法。

本发明提供的技术方案为：

一种Mg-Cu-Dy无定形体复合材料，其组成成分为Mg₇₀Cu₁₇Dy₁₃。

优选的是，所述的Mg-Cu-Dy无定形体复合材料中，所述Mg-Cu-Dy无定形体复合材料的最大直径为3mm，其压缩强度为702.38Mpa，塑性变形率为0.8％。

一种权利要求1所述的Mg-Cu-Dy无定形体复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，按照Mg₇₀Cu₁₇Dy₁₃合金中各元素的质量比称取各元素原料，然后将各种原料放入真空弧熔炼炉中，抽真空，在真空度达到6.0×10^-4pa时，充入保护气体，各个原料在真空电弧熔炼炉中熔化；如此重复熔炼5次，断开真空电弧熔炼炉，冷却后，得到母合金；

步骤二，将步骤一得到的母合金置于高频感应炉中熔炼，将熔炼后的母合金推入铜模中，待铜模冷却即制得Mg-Cu-Dy无定形体。

优选的是，所述的Mg-Cu-Dy无定形体复合材料的制备方法中，所述步骤一中，将Mg、Cu、和Dy依次放入所述真空弧熔炼炉中。

优选的是，所述的Mg-Cu-Dy无定形体复合材料的制备方法中，所述步骤一中，所述保护气体为氩气，冲入氩气使真空电弧熔炼炉中的压力为10⁵Pa。

优选的是，所述的Mg-Cu-Dy无定形体复合材料的制备方法中，所述步骤二中，所述母合金在感应温度1000K-1100K下熔炼3-5min。

优选的是，所述的Mg-Cu-Dy无定形体复合材料的制备方法中，所述步骤二中，在熔炼之前，先设置高频感应炉中的真空度3×10^-3Pa～5×10^-3Pa，然后冲入氩气使高频感应炉中的真空度为10⁵Pa，再开始熔炼母合金，熔炼后，利用氩气的气流将母合金推入铜模中。

优选的是，所述的Mg-Cu-Dy无定形体复合材料的制备方法中，在所述步骤一之前，还包括原料预处理，原料预处理为：选用块状的纯度99.9at.％的Mg、Cu、和Dy金属，先打磨除净金属表面的氧化膜，然后放入清洗液中并在频率为40KHz的微声波下清洗5分钟。

优选的是，所述的Mg-Cu-Dy无定形体复合材料的制备方法中，所述原料预处理中，使用的清洗液为丙酮溶液。

优选的是，所述的Mg-Cu-Dy无定形体复合材料的制备方法中，所述氩气的纯度为99.999％。

本发明的有益效果为：

本发明中利用原位Mg晶态相增强制备无定形体复合材料，改善合金强韧性，使合金在强度和塑性上大大提高，合金在受压时产生加工硬化获得702.8MPa最大抗压强度和0.8％塑形变形率；

Mg基等块状无定形体合金的“脆性”并非本质的，制备含晶态相的无定形体复合材料是改善这类合金强韧性的有效措施；