[发明专利]一种界面增强型双金属镁合金复合材料及其强韧化方法

说明书

一种界面增强型双金属镁合金复合材料及其强韧化方法，该复合材料包括至少两个层状组元，各层之间通过镶嵌铸造冶金结合，经热处理工艺处理后界面过渡层结构转变并实现强化，获得界面力学性能高于组元材料的界面增强型双金属镁合金复合材料。本发明的镁合金复合材料，使用高强稀土镁合金作为中间层整体承力，使用塑性更好的常规镁合金作为包覆材料提高复合材料整体的塑形，界面增强结构进一步提升复合材料的综合力学性能，可以克服常规镁合金作为结构材料使用存在的强度等劣势，而充分利用稀土镁合金的力学性能优异等优势，在满足轻质高强需求的同时相比全部采用稀土镁合金大幅节约成本。本发明获得的界面增强型双金属镁合金复合材料可以广泛应用于轻量化结构件领域。

技术领域

本发明属于合金材料领域，具体涉及一种具有界面增强结构的双金属镁合金复合材料及其强韧化方法。

背景技术

稀土镁合金具有比强度高、抗蠕变性强、耐蚀性好、资源丰富等独特的性能，被广泛应用于结构材料中，由于这些稀土元素的加入，其屈服强度能够到达500MPa，但是其成本会急剧上升，变形能力急剧下降。普通的变形镁合金，其塑性良好，屈服强度主要在300到350MPa之间，实际的应用表明其还易受到温度和腐蚀的影响。为了降低材料成本和提高力学性能包括强度、塑性和冲击性能等，扩大其应用范围，制备双金属镁合金复合材料是一个理想的解决方案。镁/镁双金属复合材料是利用复合技术使两种相同或者不同的镁合金金属层牢固结合在一起，组元为层状分布的一种复合材料。由于综合性能优异，近年来，镁/镁双金属复合材料越来越受到国内外科学家的高度重视，有望在国防军工、航空航天、汽车、电子等领域获得应用。到目前为止，镁/镁双金属复合材料已通过等通道转角挤压(ECAE)、累积叠轧(ARB)、复合铸造等方式制备。所选镁合金复合组元一般为低强度镁合金，界面处不存在强度增强功能，最为致命的是两种金属之间表现出较差的结合强度。针对这些问题，本发明提供了一种界面增强型双金属镁合金复合材料。使用高强稀土镁合金作为中间层整体承力，使用塑性更好的常规镁合金作为包覆材料提高复合材料整体的塑形，界面增强结构进一步提升复合材料的综合力学性能，可以克服常规镁合金作为结构材料使用存在的强度等劣势，而充分利用稀土镁合金的力学性能优异等优势，在满足轻质高强需求的同时相比全部采用稀土镁合金大幅节约成本。本发明所提供的复合材料可以广泛应用于轻量化结构件领域。

发明内容

本发明提供一种界面增强型双金属镁合金复合材料,具有强度高、耐热、耐腐蚀性能好等优点。

一种双金属镁合金复合材料，包括覆层金属材料、被包覆金属材料以及所述覆层金属材料与被包覆金属材料之间的复合界面，其特征在于，所述复合界面为界面增强结构，即复合界面的剪切强度大于所述组元覆层金属材料和组元被包覆金属材料的剪切强度。

进一步地，所述界面增强结构包括：无析出层、层簇状相区和共晶相混合层。

进一步地，所述覆层金属材料为变形系镁合金，所述被包覆金属材料为稀土系镁合金；所述变形系镁合金包括Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Mn系；所述稀土系镁合金包括Mg-Al-RE系、Mg-RE系、Mg-RE-Zn系、Mg-RE-Ca系、Mg-RE-Mn系。

进一步地，任意Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Mn系与任意Mg-Al-RE系、Mg-RE系、Mg-RE-Zn系、Mg-RE-Ca系、Mg-RE-Mn系复合都能形成具有增强结构的复合界面。

进一步地，所述覆层金属材料中除镁以外其他合金元素的质量百分比不超过10％。

进一步地，所述复合界面的厚度为25-250微米。

一种如上所述双金属镁合金复合材料的制备方法，其特征在于，制备步骤为：

第一步：通过复合铸造、复合挤压、复合轧制、热扩散挤压中任一种方式获得预复合材料；

第二步：对双金属镁合金材料进行表面处理；