[发明专利]一种高熵增强非晶合金复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于复合材料及其制备技术领域，涉及一种高熵增强非晶合金复合材料及其制备方法：该复合材料由Cr‑Fe‑Ni‑Ta‑Mo‑V高熵合金相增强Co‑Fe‑Ta‑La‑B非晶合金基体组成，高熵相体积占复合材料总体积的0.1％～1％，高熵合金增强相尺寸在30～80μm；非晶合金基体按原子百分含量含有：15％～25％Fe、2％～10％Ta、11％～17％La、15％～25％B，余量为Co；高熵合金增强相按原子百分含量含有：15％～25％Fe、10％～20％Ni、15％～25％Ta、7％～16％Mo、10％～20％V，余量为Cr；采用激光增材制造技术进行制备，最终获得块体高熵增强非晶合金复合材料，复合材料的塑性和韧性都可以得到增强。

技术领域

本发明属于复合材料及其制备技术领域，涉及一种高熵增强非晶合金复合材料及其制备方法。

背景技术

与传统块体晶态材料相比，块体非晶合金具有高断裂强度及屈服强度、高硬度、高比强度和高弹性极限，可以作为高性能结构材料使用。但美中不足的是，非晶合金的宏观塑性特别是拉伸塑性较差，一直成为其作为优秀结构材料应用的瓶颈。人们通过开发新型高塑性变形能力的非晶合金成分、在非晶合金基体中添加第二相以及表面处理等多种方式来改善非晶合金的塑性。如寻找具有高泊松比的非晶合金成分，使其在变形过程中产生更多的剪切带是改善非晶合金塑性的一个方法。但是当合金的组元和成分变化时，合金的塑性变形能力也会有相应的变化。同时，合金的非晶形成能力也与合金的成分有密切的关系，目前很难发现具有高非晶形成能力的合金同时具有高塑性变形能力。因此，通过开发具有大泊松比的合金并不能完全解决非晶合金塑性的问题。

由于非晶合金内部不存在晶体中的缺陷，因此通过外界添加的方法在非晶基体中添加第二相，以阻止剪切带的失稳扩展是改善非晶合金塑性的一个较好的方法。设计具有高热力学稳定性和高塑性的材料作为增强相，是有效提高非晶合金塑性的关键技术之一；同时需采用合适的制备手段，在非晶合金中添加第二相，使增强相颗粒均匀分布在非晶合金基体中，且与基体形成良好的结合。

高熵合金是近年来在探索大块非晶合金的基础上发现的一类无序合金。其最典型的组织为多组元的超级固溶体，固溶强化效应异常强烈且存在极大的晶格畸变。这种独特的晶体结构使得高熵合金具有一些传统合金无法比拟的非常优异的性能。目前研究结果表明，高熵合金的断裂韧性明显优于其他合金。更重要的是，由于高混合熵效应在高温条件下表现更为突出，可以更好的降低合金体系的吉布斯自由能，因此高熵合金的组织与性能在高温下更稳定，这使得高熵合金具有高的高温强度以及优异的热稳定性、抗高温氧化、抗高温软化性能。上述优异性能使得高熵合金非常适合作为非晶合金中添加的第二增强相，使非晶合金塑性得到提高。

发明内容

本发明的目的是：提供一种高熵增强非晶合金复合材料及其制备方法，在非晶合金基体中添加高熵合金颗粒作为增强相，采用激光增材制造技术进行制备，最终获得高强高塑块体高熵增强非晶合金复合材料。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一方面，提供一种高熵增强非晶合金复合材料，该复合材料由Cr-Fe-Ni-Ta-Mo-V高熵合金相增强Co-Fe-Ta-La-B非晶合金基体组成，高熵相体积占复合材料总体积的0.1％～1％，高熵合金增强相尺寸在30～80μm；

非晶合金基体按原子百分含量含有：15％～25％Fe、2％～10％Ta、11％～17％La、15％～25％B，余量为Co；高熵合金增强相按原子百分含量含有：15％～25％Fe、10％～20％Ni、15％～25％Ta、7％～16％Mo、10％～20％V，余量为Cr。

进一步地，非晶合金基体按原子百分含量含有：16％～22％Fe、4％～8％Ta、12％～15％La、17％～23％B，余量为Co。高熵合金增强相按原子百分含量含有：16％～19％Fe、12％～17％Ni、16％～23％Ta、9％～15％Mo、11％～16％V，余量为Cr。