[發(fā)明專利]一種金屬與高熵合金疊層復(fù)合材料及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910090710.0 | 申請日： | 2019-01-30 |
| 公開（公告）號： | CN111497374A | 公開（公告）日： | 2020-08-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 曾龍;夏明許;李建國 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海交通大學 |
| 主分類號： | B32B15/01 | 分類號： | B32B15/01;B32B15/02;B32B15/16;B32B15/20;B32B7/04;B32B7/10;B32B33/00;B23P15/00;C23C28/02 |
| 代理公司： | 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357 | 代理人： | 劉洪勛 |
| 地址： | 200240 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 金屬 合金 復(fù)合材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明提出了一種金屬與高熵合金疊層復(fù)合材料及其制備方法是由金屬和高熵合金交替疊放，然后通過常規(guī)的疊層復(fù)合材料制備方法獲得。本發(fā)明金屬—高熵合金疊層復(fù)合材料疊層層數(shù)為2層以上，疊層間距為20～1000um；所述金屬可以是純金屬(Al、Ti、Ni等)，也可以是相應(yīng)的合金；所述金屬可以是塊狀，也可以是粉末狀；所述高熵合金可以是粉末狀的，也可以是塊狀的；所述高熵合金可以通過電弧熔煉、球磨等多種方法制備；所述常規(guī)的疊層復(fù)合材料制備方法包括連接復(fù)合法和沉積復(fù)合法；所述連接復(fù)合法包括擠壓、冷軋、鍛造、熱壓燒結(jié)等多種方法；所述沉積復(fù)合法包括磁控濺射、電磁脈沖、氣相沉積等。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種金屬和高熵合金疊層復(fù)合材料。
背景技術(shù)
隨著現(xiàn)代航空工業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料已經(jīng)很難滿足工程要求，因此需要重量更輕、強度更高、耐熱性能和耐腐蝕性能更強的結(jié)構(gòu)材料，這對材料的研發(fā)和制備提出了巨大的挑戰(zhàn)。疊層復(fù)合材料的設(shè)計靈感來源于自然界，通過在硬脆的增強體中加入了軟韌的金屬，彌補了材料內(nèi)在性能的不足，使其擁有良好的綜合性能。近些年來，疊層復(fù)合材料在航空和汽車輕量化方面都展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景，疊層復(fù)合材料的研發(fā)受到越來越多的重視。
疊層復(fù)合材料是指利用復(fù)合技術(shù)使兩種或兩種以上物理、化學、力學性能不同的材料在界面上實現(xiàn)牢固的冶金結(jié)合而形成的一種復(fù)合材料。疊層復(fù)合材料主要分為以下三類：金屬—金屬型、金屬—金屬間化合物、金屬—陶瓷型。目前，金屬—金屬間化合物疊層復(fù)合材料是研究比較多的一類，這主要是因為金屬間化合物具有良好的抗氧化性和高溫性能。專利CN 102501457 A利用交替疊軋+熱處理的工藝路線制備了陶瓷/TiAl疊層復(fù)合材料板。專利CN 108637261 A利用球磨+鋪粉+放電等離子燒結(jié)的工藝路線制備了TiAl/TMCs（鈦基復(fù)合材料）疊層復(fù)合材料，均獲得了良好的結(jié)合界面。然而由于金屬間化合物的的本征脆性和環(huán)境脆性，其在室溫下的塑性和韌性較低，使得材料在后續(xù)的機加工以及曲面成形過程中均存在著較大的困難，從而嚴重限制了金屬—金屬間化合物疊層復(fù)合材料的的應(yīng)用。
高熵合金是由2種或2種以上合金元素按等摩爾比配制而成的合金。與傳統(tǒng)的金屬相比，高熵合金具有以下特點：（1）熱力學：高熵效應(yīng)；（2）動力學：緩慢擴散；（3）結(jié)構(gòu)：嚴重的晶格畸變；（4）性能：“雞尾酒效應(yīng)”。高的混合熵使得合金傾向于形成單相固溶體；嚴重的晶格畸變增強了位錯強化作用；緩慢擴散使得合金比較容易形成一些納米析出相。以上三個特征直接決定了高熵合金不但擁有較高的韌性，還擁有高硬度、高耐溫、高耐磨、高耐腐等多種優(yōu)異的性能。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決疊層復(fù)合材料韌性較差、機加工和成形困難的問題，本發(fā)明提出一種金屬與高熵合金疊層復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明一種金屬與高熵合金疊層復(fù)合材料及其制備方法是由金屬和高熵合金交替疊放，然后通過常規(guī)的疊層復(fù)合材料制備方法獲得。本發(fā)明金屬—高熵合金疊層復(fù)合材料疊層層數(shù)為2層以上，疊層間距為20～1000um。
進一步的，所述金屬可以是純金屬(Al、Ti、Ni等)，也可以是相應(yīng)的合金。
進一步的，所述金屬可以是塊狀，也可以是粉末狀。
進一步的，所述高熵合金可以是粉末狀的，也可以是塊狀的。
進一步的，所述高熵合金可以通過電弧熔煉、球磨等多種方法制備。
進一步的，所述常規(guī)的疊層復(fù)合材料制備方法包括連接復(fù)合法和沉積復(fù)合法。
進一步的，所述連接復(fù)合法包括擠壓、冷軋、鍛造、熱壓燒結(jié)等多種方法。
進一步的，所述沉積復(fù)合法包括磁控濺射、電磁脈沖、氣相沉積等。
本發(fā)明金屬—高熵合金疊層復(fù)合材料可以通過以下步驟制備；
步驟一：高熵合金熔煉；
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