[发明专利]一种内生多孔钛增强镁基非晶复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于非晶合金复合材料技术领域，具体公开了一种内生多孔钛增强镁基非晶复合材料及其制备方法，该复合材料的组成表达式为(Mg_0.595Cu_0.229Gd_0.11Ag_0.066)_100‑xTi_x，其中5≤x≤15，所述表达式中的比例为原子比；所述复合材料中的基体为镁基非晶合金，所述镁基非晶合金包括Mg、Cu、Gd和Ag元素；所述复合材料中的增强相为内生多孔Ti颗粒，所述多孔Ti颗粒均匀分散在所述基体中，且所述基体充分填充所述多孔Ti颗粒的孔隙，所述多孔Ti颗粒的孔隙尺寸为亚微米级或纳米级。本发明中复合材料的第二相尺寸可达到亚微米级，接近镁基非晶合金塑性加工区域尺寸，能够发挥更好的强韧化效果。

技术领域

本发明属于非晶合金复合材料技术领域，更具体地，涉及一种内生多孔钛增强镁基非晶复合材料及其制备方法。

背景技术

不同于传统晶态合金，通过快速冷却而获得的非晶合金保留了液体金属内部原子排列短程有序、长程无序的特征，因此非晶合金内部不存在晶界和位错等缺陷，表现出优于晶态合金的高强度、高硬度、大弹性极限等性能特点。目前，研究开发虽已得到了Zr基、Al基、Mg基、Ti基、Fe基等一系列非晶合金，但绝大多数非晶合金的变形集中在局域化的狭窄剪切带内，使局部温度升高，造成材料软化，剪切带迅速失稳转化为裂纹，表现出室温脆断特征，不利于其实际应用。有研究表明向非晶基体中引入晶态第二相可有效缓解形变局域化特征，促使剪切带发生增殖，使变形更加均匀地分布在多重剪切带中，可有效提高非晶合金的室温塑性。

目前向非晶基体中引入第二相的方法包含外加法和内生法。外加法是将增强相直接加入到基体中，例如中国专利CN101348889A公开了一种外加Fe颗粒制备镁基非晶复合材料的方法；内生法是通过一定反应在基体中生成增强相，例如中国专利CN103451577A公开了一种通过改变合金成分内生析出准晶颗粒强化的镁基非晶复合材料。一般而言，内生法得到的第二相与基体间的界面结合强度较外加法更高，材料整体力学性能更加优异。然而，内生增强非晶复合材料的工艺设计困难。

另一方面，有研究表明，镁基非晶合金的塑性加工区域为亚微米级，因此第二相尺寸及相间距需达到亚微米级时才能较好地发挥强韧化效果，但目前非晶合金复合材料中内生相尺寸多在微米级，效果不佳。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种内生多孔钛增强镁基非晶复合材料，旨在解决目前非晶合金复合材料中内生相尺寸过大导致强塑化效果不佳的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种内生多孔钛增强镁基非晶复合材料，所述复合材料的组成表达式为(Mg_0.595Cu_0.229Gd_0.11Ag_0.066)_100-xTi_x，其中5≤x≤15，所述表达式中的比例为原子比；

所述复合材料中的基体为镁基非晶合金，所述镁基非晶合金包括Mg、Cu、Gd和Ag元素；所述复合材料中的增强相为内生多孔Ti颗粒，所述多孔Ti颗粒均匀分散在所述基体中，且所述基体充分填充所述多孔Ti颗粒的孔隙，所述多孔Ti颗粒的孔隙尺寸为亚微米级或纳米级。

优选地，所述多孔Ti颗粒的孔隙直径为0.5μm～2μm，孔隙率为20％～65％。

按照本发明的另一方面，还提供了一种上述内生多孔钛增强镁基非晶复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、按照所述复合材料的组成准备Mg、Cu、Gd、Ag和Cu-Ti粉原料；

S2、将所述原料中的Cu、Gd和Ag混合进行真空电弧熔炼，冷却后制得Cu-Gd-Ag预合金；