[发明专利]一种2219铝基高熵合金复合材料的超声辅助制备方法

说明书

一种2219铝基高熵合金复合材料的超声辅助制备方法，按照AlCoCrFeNi高熵合金各元素的摩尔原子比和质量分数计算各组分的质量，按量称取各组分粉末混合均匀后球磨制备AlCoCrFeNi高熵合金颗粒；按照复合材料中增强相颗粒的预制比例称取AlCoCrFeNi高熵合金颗粒备用；称取2219铝合金材料加热保温得到2219铝熔体；将AlCoCrFeNi高熵合金颗粒加入到2219铝熔体内；将预热的超声工具杆插入铝熔体内进行超声振动处理；施振结束后，取出超声工具杆，将熔体浇注至预热的方形不锈钢模具中，进行流动水冷却，初步获得2219铝基复合材料铸锭；将冷却后的复合材料铸锭放入均匀化炉内加热保温，进行均匀化退火处理，获得最终的2219铝基AlCoCrFeNi高熵合金复合材料。

技术领域

本发明属于金属基复合材料铸造技术领域，特别涉及一种2219铝基高熵合金复合材料的超声辅助制备方法。

背景技术

2219铝合金具有低密度、良好的抗应力腐蚀性、低温稳定性以及优良的焊接性能，被广泛应用于具有节能要求的领域如航空航天、武器制造以及汽车和铁路运输等行业。但由于铸造2XXX铝合金晶粒粗大、共晶组织团聚、强度低，限制了其在受力结构件中的广泛应用。

AlCoCrFeNi高熵合金具有较高的强度、硬度以及耐高温氧化、耐腐蚀、抗高温蠕变等特点，是传统金属材料无法比拟的。将高熵合金颗粒作为增强相加入到2219铝合金中，有利于改善基体合金的强度、硬度、弹性模量以及耐磨性等性能。并且AlCoCrFeNi颗粒与铝合金之间形成金属-金属型结合界面，结合处润湿性良好，利于复合材料的制备。但大量研究表明，采用普通铸造方式制备铝基高熵合金复合材料时，AlCoCrFeNi高熵合金流动性差，在铝合金中易发生团聚，不利于复合材料强度的提升。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种2219铝基高熵合金复合材料的超声辅助制备方法，有效利用超声外场在金属熔体内产生的空化效应提高异质颗粒的润湿性，声流效应提高熔体对流促进原子均匀化扩散，改善AlCoCrFeNi高熵合金在铝熔体内的分布及与铝基体的界面结合情况，最终制备出高性能的2219铝基高熵合金复合材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种2219铝基高熵合金复合材料的超声辅助制备方法，包括如下步骤：

第一步：按照AlCoCrFeNi高熵合金各元素的摩尔原子比和质量分数计算各组分的质量，按量称取各组分粉末混合均匀后球磨制备粒径15-25μm的AlCoCrFeNi高熵合金颗粒；

第二步：按照复合材料中增强相颗粒的预制比例称取AlCoCrFeNi高熵合金颗粒备用；

第三步：称取2219铝合金材料加热至720℃，保温0.5-1.5h得到2219铝熔体；

第四步：将AlCoCrFeNi高熵合金颗粒加入到2219铝熔体内；

第五步：将预热的超声工具杆插入铝熔体内进行超声振动处理；

第六步：施振结束后，取出超声工具杆，将熔体浇注至预热450℃的方形不锈钢模具中，进行流动水冷却，初步获得2219铝基复合材料铸锭；

第七步：将冷却后的复合材料铸锭放入均匀化炉内加热至460℃，保温12-15h，进行均匀化退火处理，获得最终的2219铝基AlCoCrFeNi高熵合金复合材料。

优选地，所述第一步中，AlCoCrFeNi高熵合金中，各元素摩尔比为Al：Co：Cr：Fe：Ni＝0.5：1：1：1：1，混合后各组分质量分数为：Al：≤8％，Co：≥24％，Cr：≥20％，Fe：≥23％，Ni：≥23％，且总量为100％。