[发明专利]高熵合金/金属玻璃复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高熵合金/金属玻璃复合材料，所述复合材料以金属玻璃为基体，在基体表面沉积高熵合金；该复合材料以金属玻璃作为基底，高熵合金作为外添加物，将高熵合金粉末外添加在金属玻璃基底上所制得的高熵合金/金属玻璃复合材料在维氏硬度上可达到699HV，具有硬度大、力学性能优良的特点。同时，在金属玻璃发生驰豫的过程中，由于高熵合金粉末的添加，使得复合材料中的晶体之间的位错减少，从而大大的降低了金属玻璃在高压下灾难性断裂的缺点。并且，本发明提供的高熵合金/金属玻璃复合材料在制作上简单、容易操作，在性能上有明显的提升。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种高熵合金/金属玻璃复合材料及其制备方法。

背景技术

高熵合金体系，是由五种或者五种以上的金属元素为主要组元，每种组元的含量在5％～35％之间。高熵合金中金属元素多，元素的混乱度大，由于高熵效应促进了元素间的混合，使得多组元高熵合金形成简单的结晶相，即多种元素混排形成了体心立方(BCC)和面心立方(FCC)相甚至是非晶相，同时抑制了脆性的金属间化合物的形成。由于元素众多导致了合金体系内的熵增加，使得高熵合金所具热力学上的高熵效应、晶格畸变效应、迟泻扩散效应、“鸡尾酒”效应这四种独特的效应。因此高熵合金具有高硬度、耐腐蚀性等特征，使得它越来越受到人们的关注和研究。近年来，金属玻璃由于其高硬度、高强度和强耐蚀性的特点受到了人们广泛的关注。作为非晶态材料的一员，不同于传统的晶体材料，金属玻璃在结构上具有长程无序而短程有序的原子排列特征。但由于金属玻璃在高压力的作用下，塑性很差，会发生灾难性断裂。所以金属玻璃很难在实用性材料中得到大规模的应用。

因此，为了解决金属玻璃在高压力条件下塑性差，硬度不突出的问题，需要一种新型的高熵合金/金属玻璃复合材料，在保证原材料的硬度基础上，进一步提高材料的硬度，同时使得材料的塑性得到明显的提高，并提升材料的力学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高熵合金/金属玻璃复合材料及其制备方法，在保证原材料的硬度基础上，进一步提高材料的硬度，同时使得材料的塑性得到明显的提高，并提升材料的力学性能。

本发明的高熵合金/金属玻璃复合材料，所述复合材料以金属玻璃为基体，在基体表面沉积高熵合金；

进一步，所述高熵合金的组成化学式为TiAlFeCrCo_0.8Ni_2.1，所述金属玻璃组成化学式为Zr₅₉Ni₂₁Al₂₀；

进一步，所述复合材料的组成化学式表示为：(Zr₅₉Ni₂₁Al₂₀)_x(TiAlFeCrCo_0.8Ni_2.1)_y，其中，x、y为自然数。

进一步，其中，x、y为95、5。

本发明的的高熵合金/金属玻璃复合材料的制备方法，使高熵合金粉体黏附于金属玻璃的熔融液体上后急速冷却形成高熵合金/金属玻璃复合材料；

进一步，采用吸铸法将金属玻璃的熔融液体吸入装有高熵合金粉体的铜模中后急速冷却；

进一步，包括以下步骤：

a.将组成金属玻璃的金属单质置于海绵钛吸附的氩气环境中熔炼制得金属玻璃的母合金铸锭，熔炼温度为2000℃～2050℃；

b.将组成高熵合金的金属单质置于海绵钛吸附的氩气环境中熔炼制得高熵合金的母合金铸锭，并将其研磨至粉末，2000℃～2050℃；

c.将步骤a中的母合金铸锭熔炼为熔融液体，将熔融液体通过压强差吸入装有高熵合金粉体的铜模中后急速冷却；

进一步，步骤a和b中，金属单质的纯度均不低于99.9％；