CN113088746B - 一种高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料及其制备方法。本发明通过气体分散搅拌装置将机械合金化后制备的高熵合金颗粒加入到熔融的铝合金基体中搅拌分散，之后进行振动除气，最后采用铸造工艺制备成型高熵合金颗粒增强铝基复合材料的成型件。该工艺通过气体分散搅拌装置分散加入熔体内的高熵合金颗粒，增加高熵合金颗粒与铝合金的接触面积与润湿性，避免团聚，宏观与微观分散均匀，改善界面结合性，并在凝固时在整个基体中大幅增加形核质点，细化晶粒、改善组织、强化性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种高熵合金颗粒增强铝基复合材料及其搅拌铸造制备工艺，属于金属基复合材料制备领域。
背景技术
用作增强相的复合材料多为陶瓷颗粒、纤维，金属颗粒纤维等，这些复合材料常具有较好的强度和韧性，但仍存在诸多方面的问题，如陶瓷颗粒和纤维增强体与铝基体之间浸润性差、界面结合不良、颗粒分布不均等，严重影响了结构用铝基复合材料的大规模生产与推广应用。
高熵合金是一种由五种及五种以上元素构成的新型多主元合金，每种元素的摩尔质量相等或接近相等。因此，高熵合金具有许多区别于传统合金的组织和性能，例如高强度、良好热稳定性、耐磨性和耐腐蚀性，高热阻、高电阻等。源于金属与金属之前天然的界面结合特性，高熵合金与铝基体的界面润湿性与界面相容性很好，可以解决陶瓷颗粒增强体与金属基体之间浸润性差、界面结合不良等问题。采用包括粉末冶金、热挤压、热压烧结等制备高熵合金颗粒增强铝基复合材料的报导，但这些工艺成型大尺寸复合材料块体和成型件方面存在较大的难度。采用液态搅拌法在制备成型大尺寸复合材料方面有较大的优势，但采用液态搅拌法将高熵合金颗粒均匀分散混入基体中存在较大的难度，高熵合金颗粒具有大的比表面积，采用常规的搅拌加粉方式，高熵合金颗粒倾向于飘在熔体的表面，并不能与高温下的铝合金基体很好的润湿和分散。专利CN201510988188.X将高熵合金颗粒密封入铝合金管，再将分段的铝合金管添加入熔融基体，之后搅拌分散，该专利采用的是将高熵合金颗粒包住压入铝合金基体内部进行搅拌，防止颗粒飘到材料表面，但其存在一定的问题，原因是铝合金管熔化时高熵合金颗粒仍然是以大量的团聚体的形式与铝合金基体进行接触，单个颗粒与铝合金基体接触并不充分仍然存在分散不好润湿不良的问题，纯机械搅拌也仅仅能对高熵合金颗粒进行宏观分散，其微观分散并不均匀，其凝固组织中仍然会存在大量的颗粒团聚体被包裹凝固的现象存在，这对复合材料的微观均匀性和组织性能的提高造成了阻碍，尤其随着加入高熵合金成分比例增加，单个颗粒与铝合金基体接触的概率和面积进一步减小，纯机械搅拌也仅仅能对高熵合金颗粒进行宏观分散，其局部微观部分分散不好与润湿不良的问题变得严重，其微观分散并不均匀，其凝固组织中会存在大量的颗粒团聚体被包裹凝固的现象存在，在专利CN201510988188.X的图3中出现了大量的黑色片层状颗粒，这些都是高熵合金分散不良形成的团聚物，此外高熵合金颗粒的微观局部如果能够充分的均匀分散非常有利于高温铝合金基体的非均质形核，从而大幅细化晶粒。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何提高增强相颗粒与基体熔体的润湿性，使高熵合金颗粒在合金基体内实现宏观与微观的充分分布均匀，进一步增加细晶效果与颗粒增强效果，提高铝基材料的综合性能。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法，通过气体分散搅拌装置将机械合金化后制备的高熵合金颗粒加入到熔融的铝合金基体中搅拌分散，之后进行振动除气，最后采用铸造工艺制备成型高熵合金颗粒增强铝基复合材料的成型件。气体分散搅拌装置将高熵合金颗粒引入铝合金基体的过程分为将高熵合金颗粒吹入铝合金基体和单独搅拌两个过程。
优选地，所述的气体分散搅拌装置包括通气搅拌器，通气搅拌器通过传动结构由电机驱动，通气搅拌器依次通过旋转接头、软管与气瓶连通，气瓶与软管之间连接有颗粒分散室，颗粒分散室的底部与变截面通管的较粗端连通，变截面通管的较细端设于软管内，颗粒分散室的顶部与装有高熵合金颗粒的颗粒料室连接；使用时，通气搅拌器设于装有铝合金基体的坩埚内。变截面通管的较细端限制颗粒的流出数量，同时对气压进行进一步加压，让颗粒从变截面通管中喷出，从而打散团聚颗粒，使其在气体中充分分散，惰性气体将高熵合金颗粒混合均匀吹入旋转接头再经过通气搅拌器吹入铝合金基体，同时电机带动通气搅拌器搅拌铝合金基体，实现高熵合金颗粒吹入与机械搅拌的结合，实现高熵合金粉末从微观和宏观上、局部与整体均匀的分布在合金基体中。
更优选地，所述颗粒料室与颗粒分散室之间设有颗粒流量控制阀；所述气瓶与颗粒分散室之间设有气体流量控制阀。
优选地，所述的高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法，具体包括以下步骤，
步骤1)：将多种金属粉末按照所需合金的摩尔原子比和质量分数，计算出各成分含量并称量、混粉，混合均匀后抽真空，并在氩气保护下进行机械合金化，合金化时间为10-72h，优选的30-60h；转速为150r/min-500r/min(优选为250-350r/min)，过程控制剂为无水乙醇，温度为室温，合金化完成后过筛获得高熵合金颗粒，高熵合金颗粒的粒径分布为1-500μm，优选0.5-20μm；
步骤2)：将高熵合金颗粒在60-150℃条件下预热20-90min，将铝合金加热熔化至680-780℃(优选熔化至700-780℃)，通过气体分散搅拌装置将预热的高熵合金颗粒加入到铝合金基体中，搅拌速度为100-500r/min，完全加入后继续搅拌5-30min(优选为5-15min)，得到混合熔体，静置后在620-720℃条件下进行超声振动或机械振动分散除气处理，处理时间3-20min，优选为5-15min，得到高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料熔体；
步骤3)：将高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料熔体进行铸锭的浇铸或倒入成型模具料室内，合型，制得高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的成型件，然后进行固溶、时效热处理。
优选地，所述高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料中高熵合金颗粒的质量分数为0.1％-20％，铝合金的质量分数为80％-99.9％；所述高熵合金颗粒为CoCrFe系、CoCrFeNi系、AlCoCrFe系、AlCoCrNi系、CoCrNiCu系合金，以及Ti、Mg、Zn、Si、Mo、B、Sc、V和Mn中的至少一种元素；所述高熵合金颗粒中每个元素的原子百分比的范围为5％～35％。一般采用五种及以上金属元素，形成高熵合金。
优选地，所述的铝合金基体为变形铝合金、铸造铝合金和铝锂合金中的至少一种；所述的变形铝合金为1xxx、2xxx、3xxx、4xxx、5xxx、6xxx和7xxx合金中的至少一种；所述的铸造铝合金为Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系和Al-RE系中的至少一种。
更优选地，所述步骤2)中超声振动的频率为20kHZ，机械振动的频率为50Hz，处理时间均为3-20min。
更优选地，所述步骤3)中成型件的成型工艺采用半连续铸造、连续铸造、重力铸造、高压铸造、低压铸造、液态模锻或挤压铸造。
本发明还提供了上述高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法制备的高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料。
本发明的制备工艺是一种采用液态法制备高熵合金颗粒增强铝基复合材料的新工艺，即制备高熵合金粉末、气体分散搅拌装置引入铝合金基体、铸造成型复合材料等关键步骤，能够解决高熵合金颗粒增强铝基复合材料的颗粒引入铝合金基体困难，机械搅拌不能使颗粒微观分布均匀，解决颗粒与基体润湿不充分、团聚等问题，来制备具有优异综合性能的铝基复合材料。
本发明制备方法的原理为：高熵合金颗粒在高温下，结构稳定，从而避免了一般增强相的界面化学反应的发生和金属间化合物等脆性相的生成，加之复合材料中高熵合金粉末与铝合金基体可以形成原子半共格的物理结合型界面，界面结合强度高、界面润湿性好。相比于传统颗粒增强铝合金，熔体对高熵合金金属颗粒的溶载能力提高，加入更多的增强相颗粒有利于提高硬度和强度。但高熵合金颗粒粒径较小，具有比较高的表面能，加入熔体时，浮在铝合金基体表面且容易形成团聚体，采用普通机械搅拌方式无法使其融入铝合金基体中，连宏观分散都做不到。即便采用包覆压入熔体内部使其无法浮在熔体表面，使颗粒勉强加入合金内部，仍然有大量的片状、球状的团聚体大量存在，无法使高熵合金在铝合金基体内微观和宏观上均匀的分布，而且这个现象随着加入高熵合金颗粒数量的增多，团聚现象越来越严重，原因是不管普通搅拌还是压入熔体搅拌都无法从根本上解决高熵合金颗粒间的微观分散问题，也无法增加和保证单个颗粒与熔体的接触和润湿问题，更无法解决大量高熵合金颗粒在熔体内部宏观与微观的分散问题。本发明采用气体分散搅拌装置对高熵合金粉末进行分散，通过变截面收口将气体压力增大，使少量高熵合金粉末通过的时候在狭长的收口处加压、旋转、喷射，将团聚的颗粒充分打散混入惰性气体当中，惰性气体随分散搅拌装置引入熔体时，气体也会在旋转搅拌的条件下被打散，分散的气体进一步将高熵合金颗粒分散，气泡进入熔体内部时破裂时产生强大的压力也会进一步增加高熵合金颗粒的分散，同时机械搅拌带来的熔体对流也会租金高熵合金的分散，在这些多重分散作用的基础上，实现高熵合金颗粒在整个熔体内宏观与微观的混合与均匀分散，解决团聚、分布不均问题，之后再利用超声振动或机械振动对熔体处理，将气体分散时残存的气体除去，避免后续产生气孔问题。同时，高熵合金具有较高的热稳定性，同时又与金属熔体有天然的亲和力，在熔体的后续凝固铸造过程中，在熔体中可以作为形核质点进行异质形核，分散于铝合金基体之间的大量的高熵合金颗粒可以做为异质形核质点进行大量的形核，晶粒形核数量远超传统颗粒增强铝基复合材料，晶粒细化效果直接由分散的高熵合金颗粒决定，大量的充分分散的高熵合金颗粒会大大加强晶粒细化效果，再结合硬质高熵合金颗粒强化作用，大幅度提高硬度、强度和塑性，该方法能获得颗粒弥散均匀、细小的微观组织以及良好的力学和物理性能。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
(1)本发明涉及的高熵合金粉体高温稳定性好，抗氧化性较强，相对于其他材质增强颗粒表面不需要额外的化学处理和清洗。
(2)本发明属于液态法制备复合材料工艺，高熵合金颗粒与铝合金基体润湿性相对较好，界面平整干净，无明显反应层，界面结合强度高。
(3)相比于传统颗粒增强铝合金，如SiC等陶瓷颗粒与金属熔体界面结合不好，融入铝合金基体的数量较少，但高熵合金与金属熔体的界面结合相容性好，熔体承载高熵合金的能力很强，可以加入大量的高熵合金颗粒，提高硬度和强度。
(4)高熵合金颗粒粒径较小，具有比较高的表面能，加入熔体时，浮在铝合金基体表面且容易形成团聚体，采用普通加入搅拌和包覆沉入熔体内部的加入方式，引入时颗粒分散不好，浸润困难，无法使高熵合金在铝合金基体内微观和宏观上均匀的分布，熔体中有大量的片状、球状的团聚体大量存在，随着加入高熵合金颗粒数量的增多，团聚现象越来越严重，原因是不管普通搅拌还是压入熔体搅拌都无法从根本上解决高熵合金颗粒间的微观分散问题，也无法增加和保证单个颗粒与熔体的接触和润湿问题，更无法解决大量高熵合金颗粒在熔体内部宏观与微观的分散问题。本申请涉及的气体搅拌分散方式，可以很好的将大量的高熵合金颗粒在引入熔体时就均匀的分散于铝合金基体之间，颗粒与熔体接触充分，浸润容易，不会出现团聚问题，
(5)本发明采用气体分散搅拌装置对高熵合金粉末进行分散，通过变截面收口将气体压力增大，使少量高熵合金粉末通过的时候在狭长的收口处加压、旋转、喷射，将团聚的颗粒充分打散分散混入惰性气体当中，惰性气体随惰性气体引入熔体时，气体也会在旋转搅拌条件下被打散，被分散的气体进一步将高熵合金颗粒分散，气泡进入熔体内部时破裂时产生强大的压力也会进一步增加高熵合金颗粒的分散，单独散开的高熵合金颗粒与铝熔体界面接触扩散面积大，充分润湿，最大限度的避免团聚，同时机械搅拌带来的熔体对流也会促进高熵合金的分散，在这些多重分散作用的基础上，实现高熵合金颗粒在整个熔体内宏观与微观的混合与均匀分散，解决团聚与分布不均问题，之后再利用超声振动或机械振动对熔体处理，将气体分散时残存的气体除去，避免后续产生气孔问题。
(6)本发明浇注前进行超声振动或机械振动，避免因长时间搅拌和通气，残留在熔体中的气孔较多的问题。
(7)同时，高熵合金具有较高的热稳定性，同时又与金属熔体有天然的亲和力，在熔体的后续凝固铸造过程中，在熔体中可以作为形核质点进行异质形核，经过气体搅拌分散的大量细小均匀分布的高熵合金颗粒分散于铝合金基体内部，可以做为异质形核质点进行大量的形核，极大的增加形核率，晶粒形核数量远超传统颗粒增强铝基复合材料以及普通分散搅拌工艺制备的复合材料，晶粒细化效果直接由高熵合金加入的颗粒数量和分散程度决定，大量的充分分散的高熵合金颗粒会大大加强晶粒细化效果，再结合硬质高熵合金颗粒强化作用，大幅度提高硬度、强度和塑性，该方法能获得颗粒弥散均匀、细小的微观组织以及良好的力学和物理性能。
附图说明
图1为气体搅拌分散装置的结构示意图；
图2为实施例1制备的高熵合金增强A356铝基复合材料压铸薄壁件的金相组织图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
各实施例所采用的气体搅拌分散装置如图1所示，包括通气搅拌器14，通气搅拌器14通过传动结构10由电机11驱动，通气搅拌器14依次通过旋转接头9、软管8与气瓶3连通，气瓶3与软管8之间连接有颗粒分散室6，颗粒分散室6的底部与变截面通管7的较粗端连通，变截面通管7的较细端设于软管8内，颗粒分散室6的顶部与装有高熵合金颗粒4的颗粒料室1连接；使用时，通气搅拌器14设于装有铝合金基体12的坩埚13内。所述颗粒料室1与颗粒分散室6之间设有颗粒流量控制阀5；所述气瓶3与颗粒分散室6之间设有气体流量控制阀2。
实施例1
一种高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法：
步骤一、制备高熵合金粉末：
首先，增强相选用AlCoCrFeNi系高熵合金颗粒，各项成分比例为1:1:1:1:1,根据各元素的摩尔原子比和质量分数，分别计算出个成分的质量，称量后装进不锈钢球磨罐中，过程控制剂为无水乙醇，抽真空、充氩气，随后在行星球磨罐上进行机械合金化，时间60h，球料比8:1，转速为250r/min,制备给出高熵合金粉末，过筛后粒径为1-20μm。
步骤二、利用气体搅拌分散装置将高熵合金粉末引入铝合金基体，并进行振动处理：
将步骤一制备的高熵合金粉末进行称量，质量分数5％，铝合金基体为A356铝合金，质量分数为95％；将高熵合金粉末在150℃条件下预热60min，将铝合金加热熔化至720℃，通过气体分散搅拌设备利用变截面压缩喷吹气体将预热的高熵合金粉末以10g/min速度加入到铝合金基体中，搅拌速度为300r/min，完全吹入后继续旋转喷吹搅拌15min，得到混合熔体，静置一会后在680℃条件下进行超声振动分散除气处理，超声频率20KHZ，处理时间3-20min，得到颗粒增强铝合金基体。
步骤三、铸造复合材料及成型件：
将颗粒增强铝合金基体在650℃进行挤铸成型浇注，模具温度200℃，成型脱模后，获得高熵合金颗粒增强铝基复合材料。拉伸实验结果表明，复合材料的抗拉强度为280MPa，延伸率为8％。从金相和SEM和EDS分析表明，颗粒在基体和境界中分散均匀，无明显反应层，界面结合良好。
实施例2
一种高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法：
步骤一、制备高熵合金粉末：
首先，增强相选用AlCoCrFeCu系高熵合金颗粒，各项成分比例为1:1:1:1:1,根据各元素的摩尔原子比和质量分数，分别计算出个成分的质量，称量后装进不锈钢球磨罐中，过程控制剂为无水乙醇，抽真空、充氩气，随后在行星球磨罐上进行机械合金化，时间50h，球料比8:1，转速为280r/min,制备给出高熵合金粉末，过筛后粒径为2-10μm。
步骤二、利用气体搅拌分散装置将高熵合金粉末引入铝合金基体，并进行振动处理：
将步骤一制备的高熵合金粉末进行称量，质量分数7％，铝合金基体为7075铝合金，质量分数为96％；将高熵合金粉末在150℃条件下预热50min，将铝合金加热熔化至720℃，通过气体分散搅拌设备利用变截面压缩喷吹气体将预热的高熵合金粉末加入到铝合金基体中，搅拌速度为100r/min，完全吹入后继续旋转喷吹搅拌15min，得到混合熔体，静置一会后在670℃条件下进行超声振动分散除气处理，超声频率20KHZ，处理时间3-20min，得到颗粒增强铝合金基体。
步骤三、铸造复合材料及成型件：
将颗粒增强铝合金基体在660℃进行浇注成型，模具温度200℃，成型脱模后，获得高熵合金颗粒增强铝基复合材料。拉伸实验结果表明，复合材料的抗拉强度为290MPa，延伸率为10％。从金相和SEM和EDS分析表明，颗粒在基体和境界中分散均匀，无明显反应层，界面结合良好。
实施例3
一种高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法：
步骤一、制备高熵合金粉末：
首先，增强相选用CoCrFeNiCu系高熵合金颗粒，具体成分为CoCrFeNiCu0.25Ti0.25Mn0.25,根据各元素的摩尔原子比和质量分数，分别计算出个成分的质量，称量后装进不锈钢球磨罐中，过程控制剂为无水乙醇，抽真空、充氩气，随后在行星球磨罐上进行机械合金化，时间65h，球料比8:1，转速为300r/min,制备给出高熵合金粉末，过筛后粒径为1-15μm。
步骤二、利用气体搅拌分散装置将高熵合金粉末引入铝合金基体，并进行振动处理：
将步骤一制备的高熵合金粉末进行称量，质量分数4％，铝合金基体为2024铝合金，质量分数为93％；将高熵合金粉末在180℃条件下预热70min，将铝合金加热熔化至720℃，通过气体分散搅拌设备利用变截面压缩喷吹气体将预热的高熵合金粉末加入到铝合金基体中，搅拌速度为200r/min，完全吹入后继续旋转喷吹搅拌20min，得到混合熔体，静置一会后在670℃条件下进行超声振动分散除气处理，机械振动频率50HZ，处理时间15min，得到颗粒增强铝合金基体。
步骤三、铸造复合材料及成型件：
将颗粒增强铝合金基体在670℃进行浇注成型，模具温度250℃，成型脱模后，获得高熵合金颗粒增强铝基复合材料。拉伸实验结果表明，复合材料的抗拉强度为270MPa，延伸率为9％。从金相和SEM和EDS分析表明，颗粒在基体和境界中分散均匀，无明显反应层，界面结合良好。
实施例4
一种高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法：
步骤一、制备高熵合金粉末：
首先，增强相选用AlCoCrNi系高熵合金颗粒，具体成分为AlCoCrNiCu比例1:1:1:1：1，根据各元素的摩尔原子比和质量分数，分别计算出各成分的质量，称量后装进不锈钢球磨罐中，过程控制剂为无水乙醇，抽真空、充氩气，随后在行星球磨罐上进行机械合金化，时间65h，球料比8:1，转速为290r/min,制备给出高熵合金粉末，过筛后粒径为5-20μm。
步骤二、利用气体搅拌分散装置将高熵合金粉末引入铝合金基体，并进行振动处理：
将步骤一制备的高熵合金粉末进行称量，质量分数1％，铝合金基体为5005铝合金，质量分数为99％；将高熵合金粉末在180℃条件下预热70min，将铝合金加热熔化至720℃，通过气体分散搅拌设备利用变截面压缩喷吹气体将预热的高熵合金粉末加入到铝合金基体中，搅拌速度为200r/min，完全吹入后继续旋转喷吹搅拌20min，得到混合熔体，静置一会后在670℃条件下进行超声振动分散除气处理，机械振动频率50HZ，处理时间15min，得到颗粒增强铝合金基体。
步骤三、铸造复合材料及成型件：
将颗粒增强铝合金基体在670℃进行浇注成型，模具温度250℃，成型脱模后，获得高熵合金颗粒增强铝基复合材料。拉伸实验结果表明，复合材料的抗拉强度为180MPa，延伸率为12％。从金相和SEM和EDS分析表明，颗粒在基体和境界中分散均匀，无明显反应层，界面结合良好。
实施例5
一种高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法：
步骤一、制备高熵合金粉末：
首先，增强相选用AlCoCrFeNiTi系高熵合金颗粒，成分比例为1:1:1:1:1，根据各元素的摩尔原子比和质量分数，分别计算出各成分的质量，称量后装进不锈钢球磨罐中，过程控制剂为无水乙醇，抽真空、充氩气，随后在行星球磨罐上进行机械合金化，时间70h，球料比8:1，转速为300r/min,制备给出高熵合金粉末，过筛后粒径为50-150μm。
步骤二、利用气体搅拌分散装置将高熵合金粉末引入铝合金基体，并进行振动处理：
将步骤一制备的高熵合金粉末进行称量，质量分数10％，铝合金基体为ZL201铝合金，质量分数为90％；将高熵合金粉末在180℃条件下预热70min，将铝合金加热熔化至720℃，通过气体分散搅拌设备利用变截面压缩喷吹气体将预热的高熵合金粉末加入到铝合金基体中，搅拌速度为200r/min，完全吹入后继续旋转喷吹搅拌30min，得到混合熔体，静置一会后在670℃条件下进行超声振动分散除气处理，机械振动频率50HZ，处理时间25min，得到颗粒增强铝合金基体。
步骤三、铸造复合材料及成型件：
将颗粒增强铝合金基体在680℃进行压铸成型，模具温度300℃，成型脱模后，获得高熵合金颗粒增强铝基复合材料。拉伸实验结果表明，复合材料的抗拉强度为310MPa，延伸率为7％。从金相和SEM和EDS分析表明，颗粒在基体和境界中分散均匀，无明显反应层，界面结合良好。
Claims (9)
1.一种高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，采用气体分散搅拌装置对机械合金化后制备的高熵合金颗粒进行分散，利用变截面收口增大气体压力，将质量分数为0.1%-20%的高熵合金颗粒喷射混入惰性气体加入到熔融的铝合金基体中搅拌分散，之后进行振动除气，最后采用铸造工艺制备成型高熵合金颗粒增强铝基复合材料的成型件。
2.如权利要求1所述的高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的气体分散搅拌装置包括通气搅拌器(14)，通气搅拌器(14)通过传动结构(10)由电机(11)驱动，通气搅拌器(14)依次通过旋转接头(9)、软管(8)与气瓶(3)连通，气瓶(3)与软管(8)之间连接有颗粒分散室(6)，颗粒分散室(6)的底部与变截面通管(7)的较粗端连通，变截面通管(7)的较细端设于软管(8)内，颗粒分散室(6)的顶部与装有高熵合金颗粒(4)的颗粒料室(1)连接；使用时，通气搅拌器(14)设于装有铝合金基体(12)的坩埚(13)内。
3.如权利要求2所述的高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述颗粒料室(1)与颗粒分散室(6)之间设有颗粒流量控制阀(5)；所述气瓶(3)与颗粒分散室(6)之间设有气体流量控制阀(2)。
4.如权利要求1所述的高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤，
步骤1)：将多种金属粉末按照所需合金的摩尔原子比和质量分数，计算出各成分含量并称量、混粉，混合均匀后抽真空，并在氩气保护下进行机械合金化，合金化时间为10-72h；转速为150r/min-500r/min，过程控制剂为无水乙醇，温度为室温，合金化完成后过筛获得高熵合金颗粒，高熵合金颗粒的粒径分布为1-500μm；
步骤2)：将高熵合金颗粒在60-150℃条件下预热20-90min，将铝合金加热熔化至680-780℃，通过气体分散搅拌装置将预热的高熵合金颗粒加入到铝合金基体中，搅拌速度为100-500r/min，完全加入后继续搅拌5-30min，得到混合熔体，静置后在620-720℃条件下进行超声振动或机械振动分散除气处理，得到高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料熔体；
步骤3)：将高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料熔体进行铸锭的浇铸或倒入成型模具料室内，合型，制得高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的成型件，然后进行固溶、时效热处理。
5.如权利要求1-4任意一项所述的高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述高熵合金颗粒为CoCrFe系、CoCrFeNi系、AlCoCrFe系、AlCoCrNi系、CoCrNiCu系合金，以及Ti、Mg、Zn、Si、Mo、B、Sc、V和Mn中的至少一种元素；所述高熵合金颗粒中每个元素的原子百分比的范围为5%～35%。
6.如权利要求1-4任意一项所述的高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述的铝合金基体为变形铝合金、铸造铝合金和铝锂合金中的至少一种；所述的变形铝合金为1xxx、2xxx、3xxx、4xxx、5xxx、6xxx和7xxx合金中的至少一种；所述的铸造铝合金为Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系和Al-RE系中的至少一种。
7.如权利要求4所述的高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中超声振动的频率为20kHZ，机械振动的频率为50Hz，处理时间均为3-20min。
8.如权利要求4所述的高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中成型件的成型工艺采用半连续铸造、连续铸造、重力铸造、高压铸造、低压铸造、液态模锻或挤压铸造。
9.一种权利要求1-8任意一项所述的高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料的制备方法制备的高熵合金颗粒细化增强铝基复合材料。
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