提高镁合金性能的新途径和研究进展

综述了国内外关于新型准晶相增强镁合金的研究与进展。分析了二十面体准晶特有的性能，其高硬度、耐热、耐蚀、耐磨等性能特别适合作为镁合金中的第二增强相。按照准晶颗粒引入镁基体中的方式可将其分为：准晶颗粒增强镁基复合材料和原位自生准晶相增强镁合金。介绍了镁合金系中存在的准晶相，以及采用各种制备工艺，制备原位自生准晶相增强镁合金材料的最新研究进展。     

原位合成增强镁基复合材料的制备方法

镁基复合材料以高强度、高弹性模量的陶瓷颗粒或硬质相为增强相,从而具有好的力学性能和物理性能。原位合成法增强镁基复合材料中的增强体具有热稳定性好、组织细小、与镁基体界面结合良好等优点,因而原位合成法成为制备镁基复合材料研究发展的方向之一。本文重点介绍了原位颗粒增强镁基复合材料的制备方法以及其优缺点,并分析了原位制备镁基复合材料过程中存在的问题,展望了发展趋势。     

铸造法制备纳米碳管增强镁基复合材料的力学性能研究

在氩气保护下,采用搅拌铸造的方法制成了碳纳米管增强镁基复合材料,测试了力学性能,观察和分析了显微组织.同时,用TEM和EDS方法对碳纳米管涂覆层的界面结构和成分进行了分析.试验结果表明:采用化学镀镍处理,可在CNTs表面获得均匀且结合力较强的涂覆层,改善了与基体的润湿和结合状况.CNTs对镁基材料具有较好的增强效果,经过涂覆处理的CNTs,增强效果更明显.在本试验条件下,CNTs能细化晶粒组织,提高复合材料的抗拉强度、伸长率、硬度和弹性模量.     

钟罩浸块铸造法制备的CNTs/AZ31镁基复合材料的力学性能

将Al粉、Zn粉、碳纳米管(CNTs)混合料按照质量比为3:1:X(X=0,0.5,1.0,1.5)压块,并用钟罩压入法将这些预先制备的压块加入到合金熔体中制备AZ31/CNTs复合材料。测试该复合材料的力学性能,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪和光学显微镜对AZ31/CNTs复合材料的金相试样、断口形貌进行表征和分析。结果表明:钟罩压块法可以有效地将碳纳米管分散到镁合金熔体中;CNTs对AZ31镁合金的力学性能有较强的增强效果,与本研究中的铸造AZ31合金相比,AZ31/CNTs复合材料的最大抗拉强度和伸长率分别提高41.3%和119.4%,弹性模量和显微硬度分别提高67.8%和66.9%;CNTs对AZ31镁合金基体晶粒的细化作用显著,与镁基体界面结合较好;复合材料试样断口形貌由韧窝和撕裂棱组成,呈现准解理断裂特征。     

Al含量对CNTs／镁基复合材料显微组织和力学性能的影响

研究了Al含量对CNTs／镁基复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明：Al是CNTs／镁基复合材料中强化相p相的组成元素,Al含量的增加使CNTs／镁基复合材料中β相也增加,提高了复合材料的强度但降低了其塑性。当Al含量为8％时,复合材料晶粒细小,并具有最佳的强度、硬度和塑性组合;随着Al含量的进一步增加,β-Mg17Al12相析出增加,在复合材料中出现粗大的、沿晶界连续分布的金属间化合物Mg17Al12相,导致抗拉强度和伸长率下降。     

Al含量对ONTs/镁基复合材料显微组织和力学性能的影响

研究了Al含量时CNTs/镁基复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明:Al是CNTs/镁基复合材料中强化相β相的组成元素,Al含量的增加使CNTs/镁基复合材料中β相也增加,提高了复合材料的强度但降低了其塑性.当Al含量为8%时,复合材料晶粒细小,并具有最佳的强度、硬度和塑性组合;随着Al含量的进一步增加,β-Mg17Al12相析出增加,在复合材料中出现粗大的、沿晶界连续分布的金属间化合物Mg17Al12相,导致抗拉强度和伸长率下降.     

碳纳米管-石墨烯增强AZ31镁基复合材料实验研究

采用粉末冶金法结合热挤压制备了不同质量分数的碳纳米管(CNTs)和石墨烯(GNPs)增强AZ31镁基复合材料。分析了CNTs和GNPs对AZ31镁合金及其复合材料组织、力学性能及物理性能的影响。结果表明:CNTs和GNPs的加入可以细化晶粒尺寸,并且可以提高材料的硬度、拉伸和压缩屈服强度。当同时添加0.5wt%CNTs和0.5wt%GNPs时,复合材料的抗拉强度和抗压强度分别可达到:309 MPa和399 MPa,复合材料的硬度相比基体提升了17.1%。但是复合材料的塑性和导电性相比基体材料降低。     

SiCp/AZ61镁基复合材料制备工艺和性能的研究

研究了三种不同铸造工艺条件下镁基复合材料的组织结构,并对其硬度进行了测定。结果表明:与全液态铸造法和半固态铸造法相比,搅熔铸造制备的SiCp/AZ61镁基复合材料,其增强相SiC颗粒分布均匀,气孔率较少,是一种较理想的金属基复合材料制备工艺。未增强的AZ61基体镁合金的维氏硬度高于其半固态坯料的维氏硬度;而SiCp/AZ61镁基复合材料的维氏硬度明显高于基体的维氏硬度,并随着SiC颗粒体积分数的增加其复合材料的维氏硬度不断提高。     

硼酸镁晶须增强镁基复合材料的室温及高温性能

用真空气压渗流技术制备了Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料,Mg2B2O5晶须在基体中均匀分布,材料无气孔缺陷,组织致密。硼酸镁晶须增强镁基复合材料具有细化的组织结构,弹性模量和抗拉强度相比镁合金有显著的提高、热膨胀系数明显降低。同时,对材料进行随着温度升高的力学性能测试,结果表明:复合材料的弹性模量、拉伸强度和规定非比例强度σ0.2随着温度的升高而降低,在超过225℃的服役条件下较室温条件下的强度和弹性模量大幅度下降,但塑性成形能力有所提高。     

增强颗粒对镁基复合材料磨损性能的影响(英文)

研究增强颗粒Mg2Si对镁基复合材料摩擦磨损性能的影响,讨论Si加入量、载荷和滑动速度对Mg2Si/AM60镁基复合材料磨损性能的影响。结果表明,向镁合金中加入合金元素Si,可原位生成增强颗粒Mg2Si,增强颗粒Mg2Si可明显提高AM60镁合金的磨损性能。随着载荷和滑动速度的增加,AM60镁合金和Mg2Si/AM60镁基复合材料的磨损量都增大。AM60镁合金的磨损机制为粘着磨损。随着载荷的增大,Mg2Si/AM60镁基复合材料的磨损由磨粒磨损向粘着磨损转变。     

氧化镁包覆CNTs增强的AZ91D基复合材料的力学性能

采用粉末冶金与热挤压工艺制备了包覆MgO碳纳米管增强的AZ91D基复合材料。研究了包覆MgO的CNTs对复合材料力学性能的影响规律,并利用扫描电镜对CNTs/AZ91D复合材料断口形貌进行了观察和分析。结果表明,包覆MgO后的CNTs对AZ91D镁合金有较强的增强效果,当MgO-CNTs含量为3.0%时,CNTs/AZ91D复合材料抗拉强度、伸长率和显微硬度(HV)都达到最大值,分别为256.7 MPa、12.75%和130.86,比基体合金提高了41.44%、41.67%和22.4%。但是,当MgO-CNTs加入量过多时,会因团聚而影响增强效果,复合材料力学性能下降。     

碳纳米管增强镁基复合材料的界面分离特性

建立碳纳米管增强镁基复合材料界面弹性应力传递摩擦拔出模型,得到镁基复合材料各组分的应力和应变。考虑泊松效应和界面上摩擦应力的作用以及基于界面分离过程能量平衡和界面应变失配原则,得到界面能释放率和裂纹位移展开轮廓的表达式。分别从界面能释放率和裂纹位移展开轮廓两个方面研究复合材料性能参数对碳纳米管增强镁基复合材料断裂的影响。结果表明:界面分离长度和界面厚度较大,则复合材料的界面分离能释放率就越大;较大的界面分离长度、界面厚度、弹性模量和泊松比均对复合材料的裂纹位移展开轮廓产生较大影响;碳纳米管长径比越小,则复合材料的界面分离能释放率和裂纹位移展开轮廓越大;对界面材料的弹性模量和泊松比选择存在着最佳值。     

镁合金及镁基复合材料的高温蠕变研究进展

综述了目前镁合金及镁基复合材料的高温蠕变研究现状,介绍了镁合金的高温蠕变机理及性能提高方法,同时阐述了镁基复合材料的制备工艺及蠕变参数之间的关系、蠕变断裂机制、界面反应规律等方面的研究进展,并展望了镁基复合材料的应用前景与研究方向。     

颗粒增强镁基复合材料的增强复合新思路

从颗粒增强镁基复合材料的性能和应用、复合反应的强化机理及界面状况、研究进展、影响颗粒增强镁基复合材料性能的因素、选择增强体和镁合金基体时应考虑的问题几个方面对颗粒增强镁基复合材料的发展情况进行介绍,并展望了今后的发展前景。     

纤维增强镁基复合材料制备工艺的研究现状

介绍了镁基复合材料中常用的纤维增强相,叙述了纤维增强镁基复合材料中常用的制备工艺,分析了每种制备工艺的特点及存在的问题,并对该复合材料的制备工艺进行展望。     

镁/碳纳米管(CNTs)复合材料的力学性能初探

用搅拌铸造法对CNTs增强镁基复合材料的室温拉伸断裂与强化机理进行了研究。结果表明，复合材料的力学性能得到了很大的提高，加CNTs起到了增强效果。     

Cu含量对CNTs/Al-Cu复合材料显微组织和压缩力学性能的影响（英文）

通过热压烧结和热轧制备碳纳米管(CNTs)增强的Al-Cu基复合材料,系统研究Cu含量对Al与CNTs的界面反应、含Cu沉淀物的析出行为及相应复合材料力学性能的影响。研究表明,提高Cu含量不仅能使复合材料制备过程中含Cu析出相的数量和尺寸增加,而且能促进CNTs与Al基体之间的界面反应,加剧CNTs转化为Al₄C₃。由于含有1%Cu(质量分数)的复合材料保持CNTs的原始结构,因此,它在所有复合材料中具有最高的强度、弹性模量和硬度。此外,增加Cu含量还能改变影响复合材料强度的主要强化机制。     

T4态CNTs/ZM5复合材料的研究

对搅拌铸造技术制备的CNTs／ZM5复合材料进行T4固溶处理。研究了碳纳米管（CNTs）对T4态力学性能的影响规律。测试了T4固溶处理后复合材料力学性能，并利用扫描电子显微镜和能谱分析对复合材料断口形貌进行了观察和分析。试验结果表明，CNTs对T4态镁合金（ZM5）有较强的增强效果。采用镀镍处理后的CNTs能更好的和镁基体结合，其增强效果更为明显，但随着CNTs加入量的过多，都会导致偏聚，使力学性能下降。     

镁基复合材料的制备方法与新工艺

综述了镁基复合材料的不同制备方法,尤其是对一些新型制备方法进行了着重介绍,针对性地分析了不同制备工艺对复合材料组织、结构、性能的影响,提出了今后镁基复合材料研究重点是开发新型增强相材料与原位反应合成技术、优化现有制备工艺、大规模制备高性能镁基复合材料.     

二氧化硅原位反应在制备镁基复合材料中的应用

在熔融镁合金中加入活化SiO2颗粒，由其与镁反应生成Mg2Si原位合成镁基复合材料；用X射线衍射仪(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)、能谱仪(EDX)对制备的复合材料进行了分析。结果表明，SiO2原位反应制备的镁基复合材料中的增强相Mg2Si颗粒分布均匀，与基体结合较好，复合材料硬度得到提高。