镁基复合材料讲稿

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1、镁基复介材料镁基复合材料密度小，仅为铝或铝基复合材料的2/3左右，具有高的比强度和比刚度以及优良的力学和物理性能，在新兴高新技术领域中比传统金属材料和铝基复合材料的应用潜力更人，因此，自20世纪80年代末，镁基复合材料已成为金属基复合材料领域的研究热点么一。今天我们组将简要介绍下镁基复合材料的组成，制备方法，性能，应用现状以及镁基复合材料研究领域存在的问题，并对它的研究发展趋势做了展望。首先我们从材料科学的四要素结构、性能、加工和使用状况出发，简单的了解下镁基复合材料。先看镁基复合材料结构组成镁基复合材料主耍市镁合金基体、增强相和基休与增强相间的

2、接触面——界面组成。基体有镁合金、铸镁和镁化合物，因纯镁强度低，不适于作为镁基复合材料的基体，-•般需要添加合金元素进行合金化。常用基体合金目前主要有IMg-Al,Mg-Mn,Mg-Li,高强度基体Mg-Zn,Mg-Zr,于较高温度下工作的合金系Mg-Re.Mg-Ag,此外，还有用于储氢的Mg-Ni0镁基复合材料根据其使用性能选择基体合金，侧重铸造性能的对选择铸造镁合金为基体；侧重挤压性能的则一般选用变形镁合金。主要合金元素有Al、Zn、Li、Ag、Zr、Th、Mn.Ni和稀土金属等，其屮Al、Zn、Li最为常用。它们在镁合金中具有固溶强化、沉淀

3、强化、细晶强化等作用。增强相选择要求与铝基复合材料大致相同，都要求物理、化学和容性好，润湿性良好，载荷承受能力强，尽量避免増强相与基体合金之间的界面反应等。常川的增强相主要有C纤维、Ti纤维、B纤维，AI2O3短纤维，SiC晶须，B4C颗粒、SiC颗粒和AI2O3颗粒等。长纤维增强金属基复合材料性能好，但造价昂贵，不利于向民用工业发展，另外其各向异性也是阻碍因素Z-.颗粒或品须等非连续物增强金属复合材料各向同性，有利于进行结构设计，可以二次加工成型，可进一步时效强化，并具冇高的强度，模量，硬度，尺寸稳定性，优良的耐磨、耐蚀、减振性能和高温性能，巳

4、H益引起人们的重视.由于镁及镁合金比铝和铝合金化学性质更活泼，因而所用增强相与铝基复合材料不尽相同。如AI2O3是铝基复合材料常用的增强相，但在镁基复合材料屮，其与Mg会发生反应:3Mg+Al203=2AI+3MgO降低其与基体之间的结合强度，所以镁基复合材料中较少采用AI2O3作为增强相。C纤维高强、低密度的特性使其理应是镁基复合材料最理想的增强相虽然C与纯镁不反应，但却与镁合金屮的Al、Li等反应，可生成ALA、U2C2化合物，严重损伤碳纤维。研究发现B4C>SiC与镁不反应，但B£颗粒表面的玻璃态B2O3与Mg能够发生界面反应，产生使得液态

5、Mg对B4C颗粒的润湿性增大，所以这种反应不但不降低界面结合强度，反而可使复合材料具冇优异的力学性能。由此可见SiC和b4c品须或颗粒是镁基复合材料合适的增强相。再来看看镁基复合材料都有哪些制备方法镁某复介材料的制备工艺与铝基复介材料基木相似，但因钱合金基体化学性质很活泼，制备过程中的高温阶段都需要真空、惰性气氛、CO2+SF6混合气体保护，以防止氧化。其制备方法主要有粉末冶金法,熔体浸渗法、喷射法、熔体浸渗法、铸造法以及原位生成等。下面就对一些常用方法做F了解。接下来看看镁基复合材料的组织与性能相对于传统金属材料和铝基复合材料，有关镁基复合材料

6、的纽织与性能的研究目前虽然己经取得了一定的成果，但还不够全而深入，力学性能数据分散性也比较大，仍处于探索性研究阶段。材料工作者对钱棊复合材料的耐磨性能和疲劳断裂机理进行了研究，并围绕钱基复合材料的力学性能及物理性能做了一些工作。力学性能主要集屮于复合材料的拉伸与压缩性能,时效特性，以及低温与高温超塑性等方血；物理性能有阻尼性能和储氮性能等研究内容。储氢镁基复合材料一般采用球磨法制备。高能球磨示，颗粒活化，镁颗粒与增强相颗粒以及颗粒内部的大虽相界、微观缺陷的存在是材料具冇优异氢化性能的主要原因。通过机械合金化工艺可以制备出具有优良储氢性能的复合材料

7、，典型体系：Mg-Mg2Ni,而仇若在研像过程屮辅以某些冇机添加剂对提高材料的储氢性能存很人帮助,但较高的脱氢温度以及相对较慢的吸放氢速度限制了镁基合金实际应用。另外非品态镁基复合材料的优良性能更是引起了人们的普遍兴趣。根据前面对镁基复合材料结构、制备工艺以及性能的介绍，我们不难对其进行简单的分类：我们再看看镁基复合材料实际中的应用:这是螺旋桨、导弹尾翼，这张浪轴承。下面我们看看镁基复合材料的研究情况，并对其应用做些展望：镁基复合材料研究领域目前存在的问题镁基复合材料棊础研究方面存在的问题镁基复合材料的复合机理、界面强化机理等基础的研究还不够充分

8、。镁材料的腐蚀现彖严重，电化学腐蚀及应力腐蚀现象尤为突出。杂质元索、晶粒细化、热处理等对材料腐蚀彩响程度，研究报道还不够。镁基复合材料生