[发明专利]一种利用熵合金颗粒增韧增模的镁基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种利用熵合金颗粒增韧增模的镁基复合材料，包括质量百分数为5‑20%的熵合金粉末和余量的镁合金粉末。本发明还公开了一种利用熵合金颗粒增韧增模的镁基复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一，配料：按照配比称取熵合金粉末和镁合金粉末；步骤二，混粉：将上述粉末置于饱和硅油丙酮溶液中，超声振荡并机械搅拌至少1h充分混合；步骤三，冷压：将上述均匀混合粉末冷压至长方体的模具中。本发明利用特定增温增速等通道转角挤压组合加工配合熵合金与镁基体粉末粒径特征实现冶金加工，并在熵合金颗粒与镁基体界面处形成Mg和Al元素的界面过渡层，增强界面强度，获得综合力学性能良好的熵合金颗粒增韧增模镁基复合材料。

技术领域

本发明涉及一种利用熵合金颗粒增韧增模的镁基复合材料及其制备方法，属于镁合金材料加工技术领域。

背景技术

镁合金具有密度小，比强度、比刚度高，抗震、降噪能力强、易于机械加工等诸多优异的性能，在航空航天、汽车、电子产品等诸多领域都有良好的应用前景。尤其，随着近年来新能源汽车领域的快速发展，以及在碳中和、碳达峰背景下，镁合金作为典型的轻量化材料，其应用受到越来越多的关注。然而，镁合金的弹性模量低、强度低等原因，限制了镁合金作为结构材料的应用。

熵合金是近年来快速发展的一种合金体系，通常由四至五种合金主元组成。根据结构熵值的大小可分为高熵合金（HEA）与中熵合金（MEA）。这种等原子或近等原子比在 5%~35%的各种元素所组成结构可以引起高熵效应。当合金主元数增多时，多主元合金在结构和性能上将有更多的可能性。目前，熵合金已经表现出一些传统合金无法比拟的优异性能，比如高强度、高硬度、高断裂韧性、优异的耐疲劳性能，优良的耐腐蚀性、耐磨性、抗高温氧化、抗高温软化以及良好的热稳定性等特点。

基于熵合金上述优点，利用熵合金作为增强体有望赋予镁合金优异的力学性能。专利【CN201910674044.5】、【CN201910850142.X】公开了利用高熵合金颗粒增强的镁基复合材料，复合材料的强度和硬度都有所提高。然而，目前关于熵合金增强镁基复合材料的研究较少，在突破合金的强韧化以及刚度方面尚未取得明显的进展，主要原因是因为熵合金颗粒在镁合金基体中的分散性和增强体/基体界面问题。

针对上述问题，本发明提出了一种利用熵合金颗粒增韧增模的镁基复合材料及其制备方法。

发明内容

针对熵合金颗粒增强镁基复合材料制备难的问题，本发明的目的是提供一种利用熵合金颗粒增韧增模的镁基复合材料及其制备方法，通过选定以Mg和Al为主元的熵合金颗粒与AZ系列镁合金复合，利用特定增温增速等通道转角挤压组合加工配合熵合金与镁基体粉末粒径特征实现冶金加工，并在熵合金颗粒与镁基体界面处形成Mg和Al元素的界面过渡层，增强界面强度。获得综合力学性能良好的熵合金颗粒增韧增模镁基复合材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种利用熵合金颗粒增韧增模的镁基复合材料，包括质量百分数为5-20%的熵合金粉末和余量的镁合金粉末。

所述熵合金粉末包括含有镁和铝元素的AlMg基高熵合金粉末或中熵合金粉末。

所述镁合金粉末包括AZ系列镁合金粉末，或由镁粉、铝粉、锌粉按照AZ系列镁合金配比构成的混合粉末。

所述熵合金粉末的粒径为10-80μm，镁合金粉末的粒径为50-150μm，且熵合金粉末的粒径小于镁合金粉末的粒径。

一种利用熵合金颗粒增韧增模的镁基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，配料：按照配比称取熵合金粉末和镁合金粉末；

步骤二，混粉：将上述粉末置于饱和硅油丙酮溶液中，超声振荡并机械搅拌至少1h充分混合，随后去除溶剂，获得均匀混合粉末；

步骤三，冷压：将上述均匀混合粉末冷压至长方体的模具中，获得冷压后的块体；