[发明专利]一种高比屈服强度高耐磨多级异构铝合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高比屈服强度高耐磨多级异构铝合金，该合金的化学成分为：Al‑x(Alsubgt;y/subgt;CoCrNiFeCu)，其中，x为Alsubgt;y/subgt;CoCrNiFeCu占合金的质量百分数，20％≤x≤40％，Alsubgt;y/subgt;CoCrNiFeCu中Al:Co:Cr:Ni:Fe:Cu的原子比为y:1:1:1:1:1，7≤y≤15；所述合金具有成分异构和晶粒尺寸异构。该合金的制备主要包括将单质粉末Al、Co、Cr、Ni、Fe和Cu置于真空环境下，配粉、封罐，在保护气氛下高能球磨，得到Alsubgt;y/subgt;CoCrNiFeCu粉末；按照质量百分比为20～40％将Alsubgt;y/subgt;CoCrNiFeCu与Al粉再度配粉、封罐，在保护气氛下低能球磨后装入模具预压后进行放电等离子烧结，烧结结束空冷至室温得到多级异构铝合金，该铝合金具有高比屈服强度、低磨损率等特性，在工程领域具有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种异构材料的制备，尤其涉及一种采用放电等离子烧结异构材料的工艺方法。

背景技术

铝合金因其低密度、高比强度等特点，在航空航天、交通运输以及轻工建材装等领域应用普遍，其同时具有高导热性，低膨胀系数等特点，让其在电子封装、模具制造等高端领域也有广阔的应用前景。因此，围绕铝合金进行理论、技术研究，既解决短期的现实问题，又兼顾长期的战略发展。

铝合金作为目前使用最为普遍的轻质合金，在工业上广泛应用，但囿于其比屈服强度不高导致材料过早失效，耐磨性能较差导致材料急剧磨损，加速缩短其使用寿命。和其他结构材料一样，传统铝合金的强韧性关系呈现倒置关系，且强度越高倒置关系越明显，也一定程度限制了铝合金强度的上限。

科技工作者从自然界中存在的天然生物材料中获得启示，在金属内部构筑起微观结构，与均质材料相比，异构材料的内部空间结构、软硬相、成分分布上都存在明显的差异，如梯度结构、孪晶结构、双峰、层片状结构等异构均被证实可以突破强韧性倒置的关系。异构材料的强化以传统的合金四大强化机制基础，从增强相尺寸、种类及分布特性、基体组织等结构参量进行有序调控，通过提高金属的背应力强化效应，进一步提高材料的应变硬化能力，导致材料的强度突破倒置关系得到进一步提高，同时提高硬度和耐磨性。

而关于异构材料的制备，总的分为“自上而下”和“自下而上”两种制备方式，“自上而下”的工艺常通过机械变形实现，而“自下而上”的工艺则可以实现纳观、微观、介观3种不同尺度进行设计制造，如电沉积法从原子层面设计的角度出发，在纳观尺度设计异构材料。如粉末冶金法常以微米级金属粉末作为原料，通过成型技术在微观尺度组装宏观样品，目前已有通过粉末冶金的方法在合金内部形成核壳结构和多峰结构等来突破强韧性关系导致，除此之外，增材制造等方法也易制备出异构材料。

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发明内容