鎂基復合材料制備技術研究現狀

李 智 徐瑞雪

（濮陽濮耐高溫材料（集團）股份有限公司，河南 濮陽 457100）

鎂基復合材料制備技術研究現狀

李 智 徐瑞雪

（濮陽濮耐高溫材料（集團）股份有限公司，河南 濮陽 457100）

綜述了目前鎂基復合材料研究中常用的制備方法，介紹了目前常用的攪拌鑄造法、熔體浸漬法、粉末冶金法、原位反應自生法和噴射沉積法等制備方法的原理和制備技術。

鎂基；復合材料；制備方法

鎂合金被譽為“21世紀最具發展潛力的綠色工程材料”[1]。復合材料兼具金屬和陶瓷的特性，科學家預言“二十一世紀將是復合材料的時代，它將支撐著科學技術的進步和挑起經濟實力的脊梁”。鎂基復合材料是繼鋁基復合材料后的又一具有競爭力的輕金屬基復合材料，在航空航天、汽車等領域具有很好的應用前景[2]，已成為材料學者研究重點課題之一。本文針對目前研究鎂基復合材料中常用的制備方法進行了綜述和歸納。

1 攪拌鑄造法

攪拌鑄造法是在機械攪拌作用下，把增強體強制引入由攪拌引起的基體熔體漩渦，使增強體充分彌散到基體熔體中，然后澆注成型的一種制備方法，一般分為半固態攪拌鑄造、液態攪拌鑄造和流變鑄造。半固態攪拌鑄造可以降低凝固收縮和宏觀偏析，增強相分布也比較均勻，而且該工藝成型溫度較低，可以避免高溫氧化燒損，是最有希望應用于大規模工業生產的工藝。液態攪拌鑄造法在攪拌過程中由于產生負壓容易吸氣而形成氣孔。流變鑄造是在半固態下加入增強相，升溫至液相線以上后攪拌，然后再冷卻澆注的生產工藝。

S.Jayala kshimi[3]等人制備了A1203纖維增強AMl00鎂基復合材料，采用的方法為攪拌鑄造法，但由于鑄造過程中出現了許多缺陷如偏聚、孔洞等原因，導致材料的強度降低，呈脆性斷裂。美國Dow公司利用機械攪拌鑄造法，成功制備了SiCp／鎂基復合材料。英國鎂電子公司開發了一種攪拌工藝，該工藝能夠使增強相顆粒在基體熔體中均勻分布，從而制得性能良好的鎂基復合材料。

2 熔體浸滲法

熔體浸透法是先把增強相預制成形，然后將基體溶體倒入，在一定壓力或單純毛細現象下，使金屬熔體浸透到預制坯體間隙，達到復合成型目的，包括壓力浸滲、無壓浸滲、負壓浸滲等[4]。壓力浸滲是在一定壓力，使熔體浸透到預制坯體間隙從而達到復合的目的。無壓浸滲是不施加任何壓力，僅靠單純毛細滲透制得的復合材料。負壓滲透是靠增強相預制塊造成的真空環境產生的負壓來實現熔體的浸滲。

Mingyi Zheng[5]等人通過壓力浸滲法制備了硼酸鋁晶須增強AZ9l復合材料。Hallstech[6]采用負壓浸透法制備了A1203短纖維增強鎂基復合材料。金頭男[7]等人利用壓力浸透法制備了SiCw+B4Cp雙相增強AZ91鎂合金復合材料。

3 粉末冶金法

粉末冶金法是將增強相和基體粉末進行機械混合，并通過模壓或者等靜壓的方法壓制成坯體，隨后在合金兩相區燒結成型的一種制備工藝。粉末冶金法的優點是增強體類型不限制，可以在基體內均勻分布，避免鑄造中出現成分偏析，成分可以任意配比，制備過程溫度較低，可以避免高溫氧化等現象，是目前制備鎂基復合材料最常用方法之一。

郗雨林[8]等利用粉末冶金制備了含質量分數為10%的SiC和TC4增強MBl5鎂基復合材料。任富忠[9]等利用粉末冶金法制備了碳纖維增強鎂基復合材料。wang[10]等應用粉末冶金的方法制備了TiC顆粒增強鎂基復合材料。

4 原位反應自生法

原位反應自生法是通過在金屬基體中加入合金元素或化合物，在制備復合材料的過程中使其在基體內發生反應，形成一種或幾種增強相，從而得到復合材料的一種制備方法。該方法所得的增強相與基體的化學相容性較好，尺寸細小，分布均勻，是目前鎂合金復合材料研究的一個熱點。

Q.Dong[11]等單相的Ti與C按1：1比例混合均勻后壓坯，再把熔融的鎂液浸入，制備了TiC顆粒／Mg基復合材料，結果顯示在基體中形成了大量TiC顆粒。

5 噴射沉積法

噴射沉積法是把液態金屬和增強相在高壓惰性氣體噴射下霧化，形成熔融的金屬噴射流，共同沉積到經預處理的襯底上，快速凝固成型得到鎂基復合材料。

Vervoort等[12]采用噴射沉積工藝制備了SiC／QE22復合材料，該復合材料經擠壓后具有優良的力學性能。K.F.Ho等[13]制備了銅顆粒增強AZ91基復合材料，復合材料的各項力學性能均明顯提高。

6 結束語

鎂基復合材料有優異的物理和力學性能，具有廣闊的應用前景，但鎂基復合材料相比鋁基復合材料的力學性能還相差一定距離，如何提高鎂基復合材料的強度是目前研究的重點課題。另外，鎂是一種非常活潑的金屬元素，極易被氧化腐蝕，要提高鎂基復合材料的應用，腐蝕問題也是亟待解決的問題。隨著科學技術的發展和學者們對鎂有更多的認識，這些問題將在不久的將來一一被解決，那時，鎂基復合材料的應用將更加廣泛。

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TB331

A

1671-0037（2014）06-84-1.5

李智（1984.11-），助理工程師，研究方向：無機非金屬材料（耐火材料）。