[发明专利]一种高熵合金增强的镁基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种高熵合金增强的镁基复合材料及其制备方法，采用高熵合金为增强相，以镁合金为基体，首先制备高熵合金铸锭再制备高熵合金粉末，然后将高熵合金粉末和镁合金粉末组成复合粉末，最后进行烧结成型、热挤压成型和挤压成型。本发明的复合材料界面中高熵合金粉末与镁合金基体具有更好的润湿性，且利于高熵合金在镁合金中的均匀扩散，可以形成物理结合型界面，界面结合强度高，界面状态好，解决了现有镁合金复合材料与增强体难以生成有效的界面的问题。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，更加具体地说，涉及一种高熵合金增强的镁基复合材料及其制备方法。

背景技术

镁基复合材料密度低、比刚度和比强度高，同时还具有良好的耐高温性、耐磨性、耐冲击性、优良的减震性能以及良好的尺寸稳定性等。此外，还具有电磁屏蔽和贮氢特性，是一类优秀的结构与功能材料，也是当今高新技术领域中期望采用的复合材料之一。制备方法有铸造冶金法、粉末冶金法、喷射沉积法、原位合成法等，常用的增强相主要有纤维增强、晶须增强和颗粒增强等。其中颗粒增强的镁基复合材料是目前研究较多的复合材料之一。

颗粒增强镁基复合材料具有高比强度、高比模量、耐磨性及尺寸稳定好等优异的性能。作为一种新型的结构与功能材料，在航空航天、军工、电子、仪表仪器等领域具有广泛的应用前景。但在目前所研究的镁基复合材料领域，基体合金种类较少，如常用的AZ91D镁合金虽然抗拉强度、压铸性能良好，但抗蠕变性能不是很好；AS41B镁合金的抗蠕变性能良好，但是强度、硬度不够高，不能满足提升镁基复合材料整体性能的需求，目前实现产业化的高强度变形镁合金主要以Mg-Al系为主，由于Al含量高，使得这类合金中存在着大量的镁铝相，这些第二相具有较低的熔点，在高速挤压的过程中极易发生第二相溶解从而导致型材开裂。使其存在变形速率不可太快的缺点。因此，迫切需要开发处一种具有良好力学性能的镁合金基体的复合材料。

由于高熵合金具有高强度、高硬度、抗高温蠕变、耐高温氧化、耐腐蚀和等优异特性，而且高熵合金一般形成的是简单的固溶体相，这样就使得与基体能有很好的结合界面性能。所以，高熵合金很适合作为复合材料的增强相。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的缺点和不足之处，提供一种高熵合金增强的镁基复合材料及其制备方法。

本发明的技术目的通过以下技术方案予以实现：

一种高熵合金增强的镁基复合材料，所述复合材料以高熵合金为增强相，以镁合金为基体。

所述的高熵合金的质量分数为5％～35％，镁合金的质量分数为65％～95％。

所述的高熵合金的质量分数为10％～20％，镁合金的质量分数为80％～90％。

所述的高熵合金优选FeCoCrNi系高熵合金，如高熵合金元素FeCoCrNiMn、高熵合金元素FeCoCrNiCu或者高熵合金元素FeCoCrNiAl。

所述镁合金为镁合金AZ31、镁合金AZ61或Mg-Li合金(等挤压镁合金)。

上述高熵合金增强的镁基复合材料的制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，制备高熵合金铸锭

将所需制备的高熵合金元素按照等原子比称取相应的质量，放置于固定在真空电弧炉中的水冷铜模具中，在真空环境下进行熔炼，并通入惰性保护气体(如氮气、氩气或者氦气)进行保护，反复熔炼5次以上放置成分偏析，得到成分均匀的高熵合金铸锭；

步骤2，制备高熵合金粉末

将步骤1制备的高熵合金铸锭铣削成屑，再将得到的金属屑放入真空且通入惰性保护气体(如氦气、氩气或者氮气)的球磨机中球磨至其粒径≤50μm，制备成高熵合金粉末；