镁基复合材料.优秀PPT

❖ 挤压变形、固溶时效以及其它一些工艺的运用和调整都将有 利于进一步提高镁基复合材料力学性能。镁基复合材料具有 良好的阻尼性能(减振性能)、电磁屏蔽性能和储氢特性，是 良好的功能材料，还具备密度小、贮氢容量高、资源丰富等 优点。
❖ 镁基贮氢复合材料正被日益重视，主要制备方法有多元合金 化、机械合金化、多元复合等。
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性能 若是利用镁合金做基体制作复合材料，
则能够在保护镁合金的同时又能发挥 镁合金比强度高的优点
主要特点
密度低，比强度和比刚度高，同时还具 有良好的耐磨性、耐冲击性、优良的尺 寸稳定性和铸造性能，是一类优秀的结 构与功能材料
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优良的力学性能
性能
采用热轧制备了7075AI／MGY／7000 MPa以上，最高达370 MPa，高于常见镁合金的。
1998 2000 2002 2004 2006
50
40 30
世界镁产量 中国镁产量
年度
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镁基复合材料的组织与性能
❖ 镁基复合材料组织特征为增强体分布在基体合金中，同时引 入了大量的界面以及高密度位错缠结，其晶粒度较基体合金 也小，无论是高密度位错引起的位错强化，还是细化晶粒的 作用都将提高和改善复合材料的拉伸强度和刚度等力学性能。
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制备方法
➢ 熔体浸渗法(Melt Infiltration Process) ❖ 按施压方式可以分为压力浸渗、无压浸渗和负压浸渗3种 ❖ 压力浸渗是先将增强颗粒做成预制件，加入液态镁合金后加
压使熔融的镁合金浸渗到预制件中，制成复合材料，该工艺 已很成熟。 ❖ 无压浸渗是指熔的镁合金在惰性气体的保护下，不施加任何 压力对增强颗粒预制件进行浸渗。该工艺设备简单 、成本 低 ，但预制件的制备费用较高，因此不利于大规模生产。 ❖ 负压浸渗是通过预制件造成真空的负压环境使熔融的镁合金 渗入到预制件中，制备的SiC／Mg颗粒在基体中分布均匀。
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制备方法
❖ 铸造法(Casting Route)
❖ 搅拌铸造是制备颗粒增强金属基复合材料的一种典型工艺，通常分为3 类：① 全液态搅拌铸造工艺；②半固态搅拌铸造工艺；前2类工艺属搅 拌铸造法。③ 搅熔铸造工艺。
❖ 搅熔铸造法是靠桨叶旋转产生的机械搅拌作用使半固态基体合金熔体形 成的涡流来强制引入增强颗粒，在增强颗粒与先凝固的金属晶粒混合均 匀后再升温浇铸，凝固后得到镁基复合材料的方法。
随着铝合金厚度的增加，叠层复合材料的拉伸 和弯曲刚度逐渐增加，且拉伸刚度均高于相应 镁合金的。随着铝合金厚度的增加，3003A1／ AZ31／3003A1叠层复合材料的拉伸比刚度逐 渐减小，其它3种叠层复合材料的则逐渐增加， 但上述4种镁基叠层复合材料的弯曲比刚度均 先增加后降低。MGY系叠层复合材料的弯曲 比刚度在镁合金厚度约占1／2时达到最大值， 而AZ31系叠层复合材料的则在镁合金厚度 约占40％时达到最大值。
❖ 搅拌铸造法是在液态下搅拌，搅拌后产生的负压使复合材料很容易吸气 而形成气孔，另外增强颗粒与基体合金的密度不同易造成颗粒沉积和微 细颗粒的团聚等现象。
❖ 半固态成型可以减少宏观偏析，降低凝固收缩和成型温度，且陶瓷颗粒 在基体内分布均匀。由于该工艺在很大程度上降低了镁在高温下的氧化 烧损，且该工艺设备简单、成本低，最有希望应用于大规模的工业生产。
散热性好：金属的热传导性是塑料的
数百倍，其热传导性略低于铝合金及
80
铜合金，远高于钛合金，常用合金中 比热最高。
70 60
50
万吨
万吨
耐蚀性好：为碳钢的8倍，铝合金的4
40
倍，为塑料材料的10倍以上。
30
质感佳：外观及触摸质感极佳，使产 品更具豪华感。
20 10
0
可回收性好：花费相80 当于新料价格的 4%，可回收利用镁67合00 金制品及废料。
镁基复合材料
复合材料概论
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了解镁基复合材料
结构
组织 应用 制备工艺
性能
2
镁化 合物
铸镁
基体
镁合 金
SiC颗粒或晶须
结构
碳（石墨）纤维
B4C颗粒
增强相
Al203颗粒或纤维
A118B4033颗粒或晶须
TiC颗粒
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镁的性能
重量轻：镁合金是最轻的工程结构材料。镁的密度1.74，约为钢的1/4， 铝的2/3，为工程塑料的1.5倍。 比强度、比刚度高：镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝 合金和钢相当，而远远高于工程塑料，为一般塑料的10倍。 减振性好：相同载荷下，是铝的100倍，钛合金的300～500倍。 电磁屏蔽性佳。
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储氢性能
性能
镁基复合材料具有
储氢量大、质量轻、价 格低以及资源丰富等优
点。
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制备方法
➢粉末冶金法(Powder Metallurgy) ➢铸造法(Casting Route) ➢熔体浸渗法(Melt Infiltration Process) ➢喷射法(Spray Forming) ➢薄膜冶金工艺(Film metallurgical
process)
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制备方法
❖ 粉末冶金法(Powder Metallurgy) PM工艺是较早用来制备镁基复合材料的。其特点是：
对基体合金种类和增强体类型以及体积含量没有严格限制， 通过粉末混合工艺可以使陶瓷颗粒在基体中达到分布均匀。 该法在制备A1基复合材料中得到了成功应用，尽管镁的化 学活泼性高，但通过适当的气氛保护后PM法同样适用于镁 基复合材料的制备。其中，混粉、压实、烧结3个步骤对复 合材料的微观组织和性能有很大影响。利用PM 工艺，结合 低能机械合金化等特殊的粉末混合技术，针对不同的镁合金 体系以及各种陶瓷增强体，经过二次加工成型后，获得了性 能良好的管材、板材以及棒材等。
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制备方法
❖ 喷射法(Spray Forming) 喷射法是一种快速凝固法，包括喷射沉积法、熔融旋压法等。 喷射沉积法首先使液态金属在高压惰性气体喷射下雾化，形 成熔融合金喷射流，同时将颗粒喷入熔融合金的射流中，使 液固两相颗粒混合并共沉积到预处理的衬底上，快速凝固得 到镁基复合材料。
❖ 薄膜冶金工艺(Film metallurgical process) 也称箔冶金扩散焊接工艺，目前只在Mg—Li基复合材料中使 用，与粉末冶金法相比，该法可减少表面污染，但工艺稍复 杂。