[发明专利]一种CoCrNi颗粒增强镁基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种CoCrNi颗粒增强镁基复合材料及其制备方法，包括以下质量百分比的组分：CoCrNi合金粉末2~15％，余量为Mg粉或镁合金粉。通过放电等离子炉烧结技术制备了高性能CoCrNi颗粒增韧的镁基复合材料，该复合材料中CoCrNi颗粒能均匀的分布在镁基体上，CoCrNi与镁基体的结合力高，与镁基体无反应物产生，不会污染复合材料之间的界面，还可以有效延缓镁合金中裂纹扩展。CoCrNi颗粒具有较高的塑性，且在受力时可以诱导纳米孪晶的形成，增强了镁基复合材料的断裂韧性、强度、塑性和抗应变能力。本发明制备方法简单易操作，设备操作简便，原材料廉价易得，成本低，易工业化大规模生产，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及镁合金复合材料的技术领域，特别的涉及一种CoCrNi颗粒增强镁基复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，随着我国工业的高速发展，对材料的应用方面有着越来越高的要求，而镁合金作为一种轻质结构材料，拥有着低密度、高比强度、高比模量等一系列的特点。因此，作为一种综合性能优异的新型金属基复合材料，镁基复合材料在航空航天、通讯设备、机械制造以及汽车工业等高新技术领域中有巨大的应用前景。但是，随着制造业的迅猛发展，各应用领域对镁基复合材料的性能提出了更高要求。但镁基复合材料的制备技术仍存在一些有待解决的问题。例如，难以实现增强相在镁基复合材料中的均匀分散，增强相易与化学性质活泼的镁基体发生不良界面反应形成脆性界面反应层，基体中存在杂质。这些问题导致了镁基复合材料仍存在抗拉强度相对较低、热膨胀系数高及尺寸稳定性差的性能缺陷。

为了解决上述问题，国内外的科学家也做了大量的工作。如发明专CN200510027718.0公开了一种粉末冶金制备钛颗粒增强镁基复合材料的制备方法，但其通过冷压烧结，其烧结过程繁杂，生产效率低，且制备出来的材料性能不高，限制了其使用范围。发明专利CN201611013922.1公开了一种高熵合金作为增强基的镁基复合材料及其制备方法，所述复合材料以AlCoCrFeNi高熵合金作为增强基，镁合金作为基体，将金属粉末按照高熵合金配比分别称重并混合，然后将其和高纯度镁合金铸锭在井式炉中氩气气氛下熔炼制得。但该方法采用的高熵合金是由五种或五种以上组元以等原子比或者接近等原子比通过高能球磨后机械合金化混合而成的单相固溶体，所以该球磨时间长，通过元素粉通过长时间球磨得到单相固溶体，但是元素粉球磨很难形成单相固溶体，机械合金化不能完全进行，球磨产物中存在Fe，Al，Cr等单质。这些单质元素在熔炼时会团聚在一起形成大颗粒杂质，严重影响其力学性能，并且Fe的存在会在形成电偶腐蚀而降低其耐蚀性能，所得组织成分均匀性难保证，很难进行工业化生产。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种CoCrNi颗粒增强镁基复合材料，解决现有镁基复合材料塑性及强度性能不佳的问题。

本发明还提供了上述CoCrNi颗粒增强镁基复合材料的制备方法，解决了现有镁基复合材料制备方法复杂、生产过程时间长和成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种CoCrNi颗粒增强镁基复合材料，包括以下质量百分比的组分：CoCrNi合金粉末2~15％，余量为Mg粉或镁合金粉。选择该配比能够直接使CoCrNi合金通过机械球磨，CoCrNi随机分布在Mg基体上，球磨后的混合粉末无需进行冷压烧结，直接在放电等离子炉中进行烧结得到成品，烧结过程简单，烧结出来的产品强度和塑性都较高。

作为优选的，所述CoCrNi合金粉末的粒度为75~200μm；所述Mg粉或镁合金粉的粒度为60~80μm。

本发明还提供了上述CoCrNi颗粒增强镁基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）按所述组分进行配料，然后将CoCrNi合金粉末和Mg粉或镁合金粉球磨混合1~4h，制备成合金粉末；

2）将步骤1）得到的粉末放电等离子烧结制备成原始坯块，再将所述原始坯块机加工成合适尺寸的坯料。