[發明專利]一種原位自生相增強鎂基非晶復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110698481.8
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113502441A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 郭威;鄭偉杰;趙覓;呂書林;吳樹森
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00;C22C1/03
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 石夢雅;張彩錦

本發明提供了一種原位自生相增強鎂基非晶復合材料及其制備方法，屬于鎂基非晶復合材料領域。上述原位自生相增強鎂基非晶復合材料的成分為(Mg_0.595Cu_0.229Ag_0.066Gd_0.11)_100?xTi_x或(Mg_0.69Ni_0.15Gd_0.11Ag_0.06)_100?xFe_x，其中x的范圍為5～10。本發明通過對鎂基非晶復合材料的成分進行優化，使其具有較高的非晶形成能力，易于形成非晶基體；并且通過對其元素種類進行優化，能夠利用脫合金反應使得彌散增強相與基體結合強度高，進而保證該鎂基非晶復合材料具有較優的力學性能，斷裂強度和室溫塑性得到顯著提高。

技術領域

本發明屬于鎂基非晶復合材料領域，更具體地，涉及一種原位自生相增強鎂基非晶復合材料及其制備方法。

背景技術

鎂基非晶合金由于獨特的長程無序結構，具有高強度、高彈性極限、低楊氏模量、耐腐蝕等性能優勢，是一種極具潛力的結構材料。然而，鎂基非晶合金在室溫變形過程中，由于形成高度局部化的剪切帶而表現出室溫脆性的特點，限制了其廣泛應用。因此，探索有效可行的鎂基非晶合金塑性化手段是一項重要課題，其研究結果具有重要應用價值。

目前已有多種手段可通過引入增強相制備復合材料來提高鎂基非晶合金的室溫塑性，例如直接添加法、原位自生法、部分納米晶化法等。然而，上述制備方法仍然存在一些不足，其中直接添加法得到的第二相與非晶基體結合強度低，導致復合材料力學性能提高不明顯；部分納米晶化法難以控制微觀結構且工藝復雜，對設備要求較高；而原位自生法中增強體與非晶基體結合強度高，但其制備工藝較難設計。

另一方面，復合結構中引入增強相可有效提高第二相與基體的界面面積，進一步提高鎂基非晶復合材料綜合力學性能。例如CN101348889A公開了鐵顆粒增強的鎂基非晶態合金復合材料及其制備方法，該方法通過加入不同體積分數的鐵顆粒，克服了非晶合金脆性斷裂的問題，明顯提高了材料塑性； CN101186996A公開了鈮顆粒增強的鎂基非晶態合金復合材料及其制備方法，該方法在保持非晶形成能力不變的前提下，能夠明顯提高材料的強度與硬度； CN101979697A公開了一種制備Mg₂Si顆粒增強鎂基塊非晶合金復合材料的方法，該方法通過銅模冷卻方式原位析出Mg₂Si顆粒增強鎂基非晶合金，具有工藝簡單、制備容易的特點；CN103451577A公開了準晶顆粒強化的鎂基非晶合金內生復合材料及其制備方法，其中制備準晶-非晶內生復合結構的方法簡單易于操作、可控性強。然而，現有鎂基非晶復合材料中引入的增強體多為外加法，基體與增強相之間界面結合較差。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供了一種原位自生相增強鎂基非晶復合材料及其制備方法，旨在解決現有的鎂基非晶符合材料中基體與增強相之間界面結合較差的問題。

為實現上述目的，按照本發明的一方面，提供了一種原位自生相增強鎂基非晶復合材料，該復合材料的成分為(Mg_0.595Cu_0.229Ag_0.066Gd_0.11)_100-xTi_x或(Mg_0.69Ni_0.15Gd_0.11Ag_0.06)_100-xFe_x，其中x的范圍為5～10。

按照本發明的另一方面，提供了上述原位自生相增強鎂基非晶復合材料的制備方法，該方法包括如下步驟：

S1將Cu、Gd、Ti元素或Ni、Gd、Fe元素按照上述成分進行配比并混合，然后在真空環境下熔煉獲得預合金錠；