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(fù)合材料制備技術(shù)研究現(xiàn)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(fù)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(yīng)自生法和噴射沉積法等制備方法的原理和制備技術(shù)。

鎂基；復(fù)合材料；制備方法

鎂合金被譽為“21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色工程材料”[1]。復(fù)合材料兼具金屬和陶瓷的特性，科學(xué)家預(yù)言“二十一世紀(jì)將是復(fù)合材料的時代，它將支撐著科學(xué)技術(shù)的進步和挑起經(jīng)濟實力的脊梁”。鎂基復(fù)合材料是繼鋁基復(fù)合材料后的又一具有競爭力的輕金屬基復(fù)合材料，在航空航天、汽車等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景[2]，已成為材料學(xué)者研究重點課題之一。本文針對目前研究鎂基復(fù)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(tài)攪拌鑄造、液態(tài)攪拌鑄造和流變鑄造。半固態(tài)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(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的工藝。液態(tài)攪拌鑄造法在攪拌過程中由于產(chǎn)生負壓容易吸氣而形成氣孔。流變鑄造是在半固態(tài)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(chǎn)工藝。

S.Jayala kshimi[3]等人制備了A1203纖維增強AMl00鎂基復(fù)合材料，采用的方法為攪拌鑄造法，但由于鑄造過程中出現(xiàn)了許多缺陷如偏聚、孔洞等原因，導(dǎo)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(fù)合材料。英國鎂電子公司開發(fā)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(fù)合材料。

2 熔體浸滲法

熔體浸透法是先把增強相預(yù)制成形，然后將基體溶體倒入，在一定壓力或單純毛細現(xiàn)象下，使金屬熔體浸透到預(yù)制坯體間隙，達到復(fù)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(yù)制坯體間隙從而達到復(fù)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(fù)合材料。負壓滲透是靠增強相預(yù)制塊造成的真空環(huán)境產(chǎn)生的負壓來實現(xiàn)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(fù)合材料。Hallstech[6]采用負壓浸透法制備了A1203短纖維增強鎂基復(fù)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(fù)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(qū)燒結(jié)成型的一種制備工藝。粉末冶金法的優(yōu)點是增強體類型不限制，可以在基體內(nèi)均勻分布，避免鑄造中出現(xiàn)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(xiàn)象，是目前制備鎂基復(fù)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(zhì)量分數(shù)為10%的SiC和TC4增強MBl5鎂基復(fù)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(fù)合材料。wang[10]等應(yīng)用粉末冶金的方法制備了TiC顆粒增強鎂基復(fù)合材料。

4 原位反應(yīng)自生法

原位反應(yīng)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(fù)合材料的過程中使其在基體內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，形成一種或幾種增強相，從而得到復(fù)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(xué)相容性較好，尺寸細小，分布均勻，是目前鎂合金復(fù)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(fù)合材料，結(jié)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(tài)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(jīng)預(yù)處理的襯底上，快速凝固成型得到鎂基復(fù)合材料。

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

6 結(jié)束語

鎂基復(fù)合材料有優(yōu)異的物理和力學(xué)性能，具有廣闊的應(yīng)用前景，但鎂基復(fù)合材料相比鋁基復(fù)合材料的力學(xué)性能還相差一定距離，如何提高鎂基復(fù)合材料的強度是目前研究的重點課題。另外，鎂是一種非?；顫姷慕饘僭?，極易被氧化腐蝕，要提高鎂基復(fù)合材料的應(yīng)用，腐蝕問題也是亟待解決的問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和學(xué)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(fù)合材料的應(yīng)用將更加廣泛。

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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）。