[发明专利]一种含锂铝镁硅双相增强共晶轻质中熵合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含锂铝镁硅双相增强共晶轻质中熵合金及其制备方法，属于金属材料制备领域。所设计的轻质共晶中熵合金的组分分子表达式为Al₈₀Mg₁₀Cu₂Zn₂Si₅Li₁。所设计的合金的为一种双相增强，共晶组织合金，具有良好的流动性，具有常规浇铸及压力铸造应用前景。该合金利用真空感应方法熔炼，通过重力浇铸到钢模中得到合金铸锭，制备流程简单，成本低。

技术领域

本发明属于金属材料制备领域，具体涉及一种含锂的高强铝镁硅双相增强共晶轻质中熵合金及其制备方法

背景技术

对于传统合金而言，高熵合金是一种全新合金的设计理念和思路，基于此申请人已申请一项发明专利，并已获得授权，专利号：201710946804.4，该合金体系表现了良好的力学性能。但也存在一些问题，就是其设计的目标合金虽然达到了一定的强度，但其对合金元素的添加对合金体系的影响，并未进行深入的研究，尤其是Si元素的添加对合金性能的影响。Si作为常见的添加的合金化元素，具有密度低、强度高、价格低廉的特性，同时也能相应的改善合金的流动性，，相应的由于单质Si的熔点较高，其也能相应的提高合金的应用温度条件，但其过量的添加也会对合金的塑性产生不好的影响。另外，申请人上一个专利并未注重合金的铸造性能。

发明内容

本发明提供了一种高强度高韧性的轻质中熵共晶合金成分，其室温断裂强度超过850MPa，压缩塑性超过20％，合金密度低于2.7g/cm³，其组织特征为具有两种增强相，表现为共晶组织，具有良好的流动性，铸造性能优异，具有良好的铸造及压力铸造应用前景。

一种含锂铝镁硅双相增强共晶轻质中熵合金，其特征在于，合金的分子式为Al₈₀Mg₁₀Cu₂Zn₂Si₅Li₁，其中各个合金元素均为摩尔比。

一种如上所述含锂铝镁硅双相增强共晶轻质中熵合金的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1).将准备好的合金原料利用砂轮机去除表面氧化层，利用电子天平将各成分原料称重；

(2).将称好的原料放入石墨坩埚中，并置于感应线圈中，抽真空至20Pa，通入保护气至0.3MPa；

(3).利用高频感应装置加热，待合金熔化后，保温；

(4).关闭电源，将合金浇铸到钢模中，得到合金铸锭。

进一步地，步骤(1)所述合金原料为工业纯铝(99.70％)，Li的添加采用Mg-20Li中间合金，其他原料纯度均为99.9％，合金配比误差控制在±0.3％。

进一步地，步骤(2)所述原料的添加顺序为中间合金在上，以保证其熔化后挥发较少，保证合金成分的稳定性。

进一步地，步骤(3)所述的保温，温度在750-850℃，时间控制在20-30min内，以保证合金元素充分扩散。

进一步地，合金的熔炼采用常规感应熔炼并采用重力铸造的方法得到合金铸锭。