技术领域

本发明属于金属材料冶金及热处理技术领域，涉及高熵合金颗粒增强铝基复合材料的界面调控的热处理方法，尤其是调控(FeCoNiCrAlCu)p/2024A1复合材料界面的热处理方法。

背景技术

高熵合金是一种全新的合金体系，其显微结构独特、硬度强度高、高温热稳定性能好。且由于金属-金属间具有天然的界面结合特性，高熵合金与铝合金基体间的界面润湿性与界面相容性好，若采用高熵合金作为复合相来增强铝合金，并通过对界面特征的调控，将可实现复合材料强度和塑性的同时提高，在汽车、航空航天等领域具有广泛的应用前景。

微波加热是通过金属内部材料吸收微波，将其转换成热能，同时外部高介电损耗SiC坩埚通过热辐射对材料加热，所以材料整体几乎同时升温，温度梯度相较于其它加热方式更小，加热速度更快，以致晶粒在热处理时不至于过分长大。同时得益于微波加热产生的电磁力，可使强化相的分布更加弥散。

高熵合金强化铝基复合材料中强化颗粒和基体之间溶质浓度差异大，能够促进两者之间元素的相互扩散，且Al元素的含量最多，固溶处理时其活性最大，更有利于扩散，Al与Ni 的混合焓为-22KJ/mol，两者容易结合，同时Cu元素容易形成偏聚，因此在复合材料界面会形成由Al、Ni、Cu等元素构成的微米级的相互扩散层。

增强体和基体之间的载荷通过界面传递。然而，目前科研工作者多采用提高强韧性的措施是优化强化颗粒的种类和性能，对界面特征的调控较为缺乏，无法使复合材料界面的结合强度和厚度达到理想状态，往往导致高熵合金强化铝基复合材料强韧性的潜能不能充分发挥。

鉴于此，为调控高熵合金颗粒增强铝基复合材料的界面特征，从而进一步提高复合材料的强韧性，本发明基于热处理制度、颗粒/基体界面特征和力学性能间的内在联系，提出了一种调控(FeCoNiCrAlCu)p/2024A1复合材料界面的热处理方法。

与现有技术相比较，本发明的有益效果体现如下：

本发明中涉及的复合材料中高熵合金颗粒和基体之间具有一定厚度的界面层。本发明将“固溶”和“时效”两次不同的热处理工艺相结合处理，并运用纳米压痕技术检测，促进复合材料界面的扩散，使界面结合层厚度更理想，提高界面结合强度，同时时效处理消除了残余应力，降低了材料开裂的几率，实现了材料的强韧化。

本发明中涉及的复合材料中，强化相高熵合金和铝基体在热膨胀等性质上有很大差异，相较于缓慢冷却，本发明在第一次热处理后室温水浴淬火时的残余应力较大，在复合材料的近界面区出现孪晶，孪晶的临界又有较大切应力，可阻碍晶体的变形，因此对材料起到强化作用。

本发明充分利用微波加热“低温快烧，选择性加热”的特点，能更有效的促进界面层元素的扩散，调控界面层的厚度和结合强度，使晶粒不至于在热处理时过分长大；且得力于微波的作用，使材料的组织更为致密，强化相更为分散；同时，微波加热能耗低、设备简单、易于操作和推广。