镁基复合材料的研究现状分析

由于镁基复合材料密度小（＜1.8g/cm³），约为铝基复合材料的2/3，而且具有高的比强度和比刚度、良好的尺寸稳定性以及良好的耐磨和减振性能等优点，在新兴高新技术领域中具有广阔的应用前景。自20世纪90年代以来，镁基复合材料已成为金属基复合材料领域的研究热点之一。随着新型制造工艺的不断发展，镁基复合材料已在航空航天、汽车工业、运动娱乐以及3C电子产品等领域得到了广泛的应用。

由于镁及其合金化学性质很活泼，制备过程中的高温阶段都需要真空或采用惰性气氛保护，以防止其氧化。目前，镁基复合材料的制备方法主要有搅拌铸造法、挤压铸造法、粉末冶金法、喷射沉积法和熔体浸渗法等^[14，15]。

陈煜等人^[16]采用真空压力浸渗法制备了Gr/Mg复合材料。研究结果表明，复合材料的弯曲强度可达1200MPa。经透射电镜分析发现，复合材料的界面结合良好，镁基体与增强纤维间没有发生化学反应，但是在界面处存在着γ-Mg₁₇Al₁₂相析出物和大量位错、孪晶等晶体缺陷。覃继宁等人^[17]采用真空反应浸渍法制备了SiC晶须和B₄C颗粒作为增强相的镁基复合材料。复合材料的室温抗拉强度和弹性模量分别达到416MPa和80GPa，力学性能得到了显著提高。对复合材料微观拉伸断口形貌的观察分析表明：增强相在镁基体中分散均匀，SiC晶须与镁基体之间的界面结合良好。

R T Whalen等人^[18]采用粉末冶金法制备了硼颗粒增强Mg-Li基复合材料。实验结果表明，硼颗粒均匀分布于基体中，与Mg-Li基体合金相比，复合材料的抗拉强度、弹性模量和压缩屈服强度都有较大程度的提高。Z Trojanova等人^[19，20]采用粉末冶金法制备了纳米Al₂O₃颗粒增强镁基复合材料，复合材料的力学性能得到了较大的提高，经330℃热挤压后，材料的蠕变性能也得到提高。权高峰^[21]采用粉末冶金法制备了SiC颗粒增强镁基复合材料。研究表明，当增强相SiC颗粒尺寸接近于金属粉末尺寸时，复合材料中增强颗粒分布均匀，力学性能得到明显提高。(www.xing528.com)

陈培生等人^[22]采用纳米SiC_P作为增强相，经机械合金化、真空热压和热挤压制备了nSiC/MB₂镁基复合材料。结果表明，制备的nSiC/MB₂镁基复合材料组织致密且SiC_P分布均匀，增强相与基体之间的界面结合良好，复合材料基体晶粒尺寸小于300nm；复合材料的硬度、常温和高温力学性能比基体合金都得到提高，但是塑性下降。S Hwang等人^[23，24]采用机械球磨镁粉、钛粉和碳粉，合成不同体积分数的TiC增强镁基纳米复合材料。通过球磨的Mg-Ti-C纳米复合材料的晶粒尺寸在25～60nm之间，同时基体中分布着超细纳米尺寸的TiC粒子（3～7nm）。Mg-Ti-C纳米复合材料具有较高的韧性，同时还保持了与其他镁基复合材料相同的压缩强度。在晶粒内部的纳米粒子对形变影响很小，但在晶界上的纳米粒子可以阻碍晶界的滑动，从而提高复合材料的抗拉强度。这些纳米粒子不会割裂镁基体而导致镁基复合材料的塑性降低，因为它们可以随着晶界的滑动而移动。

刘世英等人^[25]采用高能超声辅助法制备了纳米SiC颗粒增强AZ91D镁基复合材料。研究表明，超声辅助技术能有效分散复合材料中的纳米SiC颗粒，与基体材料相比，复合材料的晶粒组织得到细化，综合力学性能得到显著提高。

王朝辉等人^[26]采用搅拌铸造法制备了纳米SiC颗粒增强AM60镁基复合材料，当纳米SiC颗粒加入量（体积分数）为1.0％时，复合材料的抗拉强度、延伸率和硬度分别达到240MPa、16.0％和53.9HBW，较相同工艺下制备的AM60合金分别提高了12.1％、40.3％和11.6％。