[发明专利]一种原位自生相增强镁基非晶复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种原位自生相增强镁基非晶复合材料及其制备方法，属于镁基非晶复合材料领域。上述原位自生相增强镁基非晶复合材料的成分为(Mg_0.595Cu_0.229Ag_0.066Gd_0.11)_100‑xTi_x或(Mg_0.69Ni_0.15Gd_0.11Ag_0.06)_100‑xFe_x，其中x的范围为5～10。本发明通过对镁基非晶复合材料的成分进行优化，使其具有较高的非晶形成能力，易于形成非晶基体；并且通过对其元素种类进行优化，能够利用脱合金反应使得弥散增强相与基体结合强度高，进而保证该镁基非晶复合材料具有较优的力学性能，断裂强度和室温塑性得到显著提高。

技术领域

本发明属于镁基非晶复合材料领域，更具体地，涉及一种原位自生相增强镁基非晶复合材料及其制备方法。

背景技术

镁基非晶合金由于独特的长程无序结构，具有高强度、高弹性极限、低杨氏模量、耐腐蚀等性能优势，是一种极具潜力的结构材料。然而，镁基非晶合金在室温变形过程中，由于形成高度局部化的剪切带而表现出室温脆性的特点，限制了其广泛应用。因此，探索有效可行的镁基非晶合金塑性化手段是一项重要课题，其研究结果具有重要应用价值。

目前已有多种手段可通过引入增强相制备复合材料来提高镁基非晶合金的室温塑性，例如直接添加法、原位自生法、部分纳米晶化法等。然而，上述制备方法仍然存在一些不足，其中直接添加法得到的第二相与非晶基体结合强度低，导致复合材料力学性能提高不明显；部分纳米晶化法难以控制微观结构且工艺复杂，对设备要求较高；而原位自生法中增强体与非晶基体结合强度高，但其制备工艺较难设计。

另一方面，复合结构中引入增强相可有效提高第二相与基体的界面面积，进一步提高镁基非晶复合材料综合力学性能。例如CN101348889A公开了铁颗粒增强的镁基非晶态合金复合材料及其制备方法，该方法通过加入不同体积分数的铁颗粒，克服了非晶合金脆性断裂的问题，明显提高了材料塑性； CN101186996A公开了铌颗粒增强的镁基非晶态合金复合材料及其制备方法，该方法在保持非晶形成能力不变的前提下，能够明显提高材料的强度与硬度； CN101979697A公开了一种制备Mg₂Si颗粒增强镁基块非晶合金复合材料的方法，该方法通过铜模冷却方式原位析出Mg₂Si颗粒增强镁基非晶合金，具有工艺简单、制备容易的特点；CN103451577A公开了准晶颗粒强化的镁基非晶合金内生复合材料及其制备方法，其中制备准晶-非晶内生复合结构的方法简单易于操作、可控性强。然而，现有镁基非晶复合材料中引入的增强体多为外加法，基体与增强相之间界面结合较差。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供了一种原位自生相增强镁基非晶复合材料及其制备方法，旨在解决现有的镁基非晶符合材料中基体与增强相之间界面结合较差的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种原位自生相增强镁基非晶复合材料，该复合材料的成分为(Mg_0.595Cu_0.229Ag_0.066Gd_0.11)_100-xTi_x或(Mg_0.69Ni_0.15Gd_0.11Ag_0.06)_100-xFe_x，其中x的范围为5～10。

按照本发明的另一方面，提供了上述原位自生相增强镁基非晶复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

S1将Cu、Gd、Ti元素或Ni、Gd、Fe元素按照上述成分进行配比并混合，然后在真空环境下熔炼获得预合金锭；