[發(fā)明專利]高熵合金/金屬玻璃復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010650434.1
• 申請(qǐng)日: 2020-07-08
• 公開（公告）號(hào): CN111748721B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余鵬;彭嘉欣;陳棋鑫;吳用;劉曉萍;陳瀾生;謝晗晞;李冬梅;郭小龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C30/00
• 分類號(hào): C22C30/00;C22C45/10;B22D19/16;B22D18/06
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 呂小琴

本發(fā)明公開了一種高熵合金/金屬玻璃復(fù)合材料，所述復(fù)合材料以金屬玻璃為基體，在基體表面沉積高熵合金；該復(fù)合材料以金屬玻璃作為基底，高熵合金作為外添加物，將高熵合金粉末外添加在金屬玻璃基底上所制得的高熵合金/金屬玻璃復(fù)合材料在維氏硬度上可達(dá)到699HV，具有硬度大、力學(xué)性能優(yōu)良的特點(diǎn)。同時(shí)，在金屬玻璃發(fā)生馳豫的過程中，由于高熵合金粉末的添加，使得復(fù)合材料中的晶體之間的位錯(cuò)減少，從而大大的降低了金屬玻璃在高壓下災(zāi)難性斷裂的缺點(diǎn)。并且，本發(fā)明提供的高熵合金/金屬玻璃復(fù)合材料在制作上簡單、容易操作，在性能上有明顯的提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種高熵合金/金屬玻璃復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

高熵合金體系，是由五種或者五種以上的金屬元素為主要組元，每種組元的含量在5％～35％之間。高熵合金中金屬元素多，元素的混亂度大，由于高熵效應(yīng)促進(jìn)了元素間的混合，使得多組元高熵合金形成簡單的結(jié)晶相，即多種元素混排形成了體心立方(BCC)和面心立方(FCC)相甚至是非晶相，同時(shí)抑制了脆性的金屬間化合物的形成。由于元素眾多導(dǎo)致了合金體系內(nèi)的熵增加，使得高熵合金所具熱力學(xué)上的高熵效應(yīng)、晶格畸變效應(yīng)、遲瀉擴(kuò)散效應(yīng)、“雞尾酒”效應(yīng)這四種獨(dú)特的效應(yīng)。因此高熵合金具有高硬度、耐腐蝕性等特征，使得它越來越受到人們的關(guān)注和研究。近年來，金屬玻璃由于其高硬度、高強(qiáng)度和強(qiáng)耐蝕性的特點(diǎn)受到了人們廣泛的關(guān)注。作為非晶態(tài)材料的一員，不同于傳統(tǒng)的晶體材料，金屬玻璃在結(jié)構(gòu)上具有長程無序而短程有序的原子排列特征。但由于金屬玻璃在高壓力的作用下，塑性很差，會(huì)發(fā)生災(zāi)難性斷裂。所以金屬玻璃很難在實(shí)用性材料中得到大規(guī)模的應(yīng)用。

因此，為了解決金屬玻璃在高壓力條件下塑性差，硬度不突出的問題，需要一種新型的高熵合金/金屬玻璃復(fù)合材料，在保證原材料的硬度基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高材料的硬度，同時(shí)使得材料的塑性得到明顯的提高，并提升材料的力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種高熵合金/金屬玻璃復(fù)合材料及其制備方法，在保證原材料的硬度基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高材料的硬度，同時(shí)使得材料的塑性得到明顯的提高，并提升材料的力學(xué)性能。

本發(fā)明的高熵合金/金屬玻璃復(fù)合材料，所述復(fù)合材料以金屬玻璃為基體，在基體表面沉積高熵合金；

進(jìn)一步，所述高熵合金的組成化學(xué)式為TiAlFeCrCo_0.8Ni_2.1，所述金屬玻璃組成化學(xué)式為Zr₅₉Ni₂₁Al₂₀；

進(jìn)一步，所述復(fù)合材料的組成化學(xué)式表示為：(Zr₅₉Ni₂₁Al₂₀)_x(TiAlFeCrCo_0.8Ni_2.1)_y，其中，x、y為自然數(shù)。

進(jìn)一步，其中，x、y為95、5。

本發(fā)明的的高熵合金/金屬玻璃復(fù)合材料的制備方法，使高熵合金粉體黏附于金屬玻璃的熔融液體上后急速冷卻形成高熵合金/金屬玻璃復(fù)合材料；

進(jìn)一步，采用吸鑄法將金屬玻璃的熔融液體吸入裝有高熵合金粉體的銅模中后急速冷卻；

進(jìn)一步，包括以下步驟：

a.將組成金屬玻璃的金屬單質(zhì)置于海綿鈦吸附的氬氣環(huán)境中熔煉制得金屬玻璃的母合金鑄錠，熔煉溫度為2000℃～2050℃；

b.將組成高熵合金的金屬單質(zhì)置于海綿鈦吸附的氬氣環(huán)境中熔煉制得高熵合金的母合金鑄錠，并將其研磨至粉末，2000℃～2050℃；

c.將步驟a中的母合金鑄錠熔煉為熔融液體，將熔融液體通過壓強(qiáng)差吸入裝有高熵合金粉體的銅模中后急速冷卻；

進(jìn)一步，步驟a和b中，金屬單質(zhì)的純度均不低于99.9％；