基于选择性相溶解的内生增强镁基非晶复合材料实验工艺设计

针对材料成形实验教学中内生增强复合材料的制备工艺设计困难问题,该文以具备较好非晶形成能力的Mg_(65)Cu_(7.5)Ni_(7.5)Zn_(5)Ag_(5)Y_(10)(at.%)为基体,基于选择性相溶解法在非晶基体中成功引入原位自生B2-NiTi相。利用电弧熔炼制备Ni-Ti-Cu-Y预合金,通过成分设计使其析出B2-NiTi相,再将上述预合金浸入剩余元素(Mg,Zn,Ag)组成的熔体中。预合金中除B2-NiTi相以外的其他组成相会选择性溶解进入熔体中,组成Mg-Cu-Ni-Zn-Ag-Y熔体,B2-NiTi相分布其中。通过预先成分配比设计,使熔体成分与目标成分接近,具备较好的非晶形成能力。通过快速冷却制备得到原位自生B2-NiTi相增强镁基非晶复合材料。B2-NiTi形状记忆相在应力加载时会发生马氏体相变吸收能量,并阻碍主剪切带快速扩展,提高复合材料室温强韧性。复合材料断裂强度超过1 GPa,断裂应变为5.6%,屈服强度为730 MPa,塑性应变为4.6%,综合力学性能优于所选用的非晶基体合金。该工艺可适用于多种内生增强复合材料制备,为材料设计及组织性能表征实验教学提供了很好的范例。