新型中高熵材料增强金属基复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种新型中高熵材料增强金属基复合材料及其制备方法与应用。所述新型中高熵材料增强金属基复合材料包括金属基体和作为增强相的中高熵RE

【技术实现步骤摘要】
新型中高熵材料增强金属基复合材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及陶瓷增强金属基复合材料
，具体涉及一种新型中高熵材料增强金属基复合材料及其制备方法与应用，尤其涉及中高熵RE
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材料增强金属基复合材料、其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]颗粒增强金属基复合材料一般由颗粒增强相和基体组成，力学性能良好，集金属和陶瓷材料诸多优异特性于一体，在不损害金属材料良好塑韧性的同时，兼具陶瓷材料的高硬度、高强度、良好的耐磨性和耐腐蚀性等优点。
[0003]稀土硼碳化合物RE
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材料拥有特殊层状结构，其层内结合力较强，层间结合力则较弱，因此能呈现出类似石墨般的片层性质，其在受到外加载荷时，由于它的特殊结构特性，能在多种机制上吸收断裂能，如层间撕裂、层间滑移、片层晶褶皱、裂纹偏转等。因此，其韧性和损伤容限较高。不仅如此，稀土硼碳化合物可同时含有硼和稀土元素，二者都有着较高的热中子俘获截面，所以此类材料同时拥有优良的中子屏蔽性能，可以应用在航空航天、核能、半导体、电磁屏蔽、中子的吸收与屏蔽、放射医学、电子器件封装等结构或功能器件领域。截至目前，尚未有业界研发人员将稀土硼碳化合物RE
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材料作为增强相用于金属基复合材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种新型金属基复合材料增强相，以克服现有技术的不足。
[0005]本专利技术的又一目的在于提供一种新型中高熵材料增强金属基复合材料及其制备方法。
[0006]本专利技术还有一目的在于提供所述新型中高熵材料增强金属基复合材料的应用。
[0007]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0008]本专利技术实施例提供了一种新型中高熵材料增强金属基复合材料，它包括金属基体和作为增强相的中高熵材料，所述中高熵材料为中高熵RE
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，其中RE为Sc、Y、镧系元素中的任意三种以上的组合，镧系元素包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。
[0009]本专利技术实施例还提供了前述新型中高熵材料增强金属基复合材料的制备方法，其包括：
[0010]提供中高熵RE
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；
[0011]使所述中高熵RE
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与金属或合金材料混合均匀，获得混合物；
[0012]对所述混合物进行热处理，制得所述新型中高熵材料增强金属基复合材料。
[0013]本专利技术实施例还提供了前述新型中高熵材料增强金属基复合材料于航空航天、核能、半导体、电磁屏蔽、中子的吸收及屏蔽、放射医学或电子器件封装等领域中的应用。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0015]1)本专利技术将中高熵稀土硼碳化合物RE
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作为金属基复合材料的增强相，其特殊层状结构能在多种机制上吸收断裂能，如层间撕裂、层间滑移、片层晶褶皱、裂纹偏转等，因此可提高复合材料的力学性能；
[0016]2)本专利技术所使用的颗粒增强相是中高熵稀土硼碳化合物RE
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，相比于普通陶瓷颗粒材料，其同时含有硼和稀土元素，二者都有着较高的热中子俘获截面，所以此类材料同时拥有者较好的机械性能和优良的中子屏蔽性；又因它属于高熵材料，是通过增加了化合物中的构型熵来降低系统的吉布斯自由能，从而有着高强度、高硬度、高导电性、低导热和优良的抗氧化性。所以以中高熵稀土硼碳化合物RE
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颗粒作为增强相的金属基复合材料可以应用在航空航天、核能、半导体、电磁屏蔽、中子的吸收及屏蔽、放射医学、电子器件封装等结构功能件领域。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术一典型实施方案中一种新型中高熵材料增强金属基复合材料的结构示意图；
[0019]图2是本专利技术实施例1中制备的增强相(Y
0.25
La
0.25
Pr
0.25
Sm
0.25
)B2C2颗粒的铝金属基复合材料的结构示意图；
[0020]图3是本专利技术实施例2中制备的增强相(La
0.25
Nd
0.25
Gd
0.25
Dy
0.25
)B2C2颗粒的铝金属基复合材料的结构示意图。
具体实施方式
[0021]针对现有技术的不足，本案专利技术人在长期研究和大量实践的过程中，非常意外的发现，可以采取中高熵RE
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来作为金属基复合材料的增强相。
[0022]中高熵稀土硼碳化合物RE
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拥有着普通陶瓷颗粒没有的特殊性能，其有特殊的层状结构，由于其高熵的特性而有着高强度、高硬度、高导电性、低导热和优良的抗氧化性，本案专利技术人考虑将中高熵稀土硼碳化合物作为金属基复合材料的增强相能扩展稀土元素的应用，综合来看，其拥有的优良性能也将会大大影响电磁屏蔽、中子的吸收及屏蔽等领域复合材料的选择，还可以广泛的利用在航空航天、核能等特殊环境下。
[0023]基于该意外发现，本案专利技术人得以提出本专利技术的技术方案，如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0024]作为本专利技术技术方案的一个方面，其所涉及的系一种新型金属基复合材料增强相，所述增强相包括中高熵RE
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，其中，RE为Sc、Y以及镧系元素La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等中的任意三种以上的组合。
[0025]在一些实施例中，所述中高熵RE
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中RE(稀土元素)、B与C元素的物质的量之比为x:y:z＝1:1:1、1:2:1或1:2:2。
[0026]本专利技术将中高熵稀土硼碳化合物RE
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作为金属基复合材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型中高熵材料增强金属基复合材料，其特征在于，包括金属基体和作为增强相的中高熵材料，所述中高熵材料为高熵RE
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，其中RE为Sc、Y、镧系元素中的任意三种以上的组合，镧系元素包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。2.根据权利要求1所述的新型中高熵材料增强金属基复合材料，其特征在于：所述中高熵RE
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中RE、B与C元素的物质的量之比为1:1:1、1:2:1或1:2:2。3.根据权利要求1所述的新型中高熵材料增强金属基复合材料，其特征在于：所述金属基体的材质包括Al、Ti、Zr、W、Fe、Cu、Ni、Mg中的至少任意一种或两种以上形成的合金。4.根据权利要求1所述的新型中高熵材料增强金属基复合材料，其特征在于：当RE、B与C元素的物质的量之比为1:2:2时，所述中高熵RE
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具有如下化学通式REB2C2，其中RE
i
为Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu，x
i
为RE
i
组分在RE位的摩尔常数，n为3～17。5.根据权利要求1所述的新型中高熵材料增强金属基复合材料，其特征在于：所述中高熵RE
x
B
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【专利技术属性】
技术研发人员：周小兵，蒋龙飞，徐惠东，黄庆，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：