分来选择所需的颗粒增强体．要求增强体与基体物理、化 学相容性好，应尽量避免增强体与基体合金之间的有害界 面反应，并使其与基体润湿性良好，载荷承受能力强等。 取适当的工艺措施使颗粒在基体内分布均匀，减少颗粒间 的团聚，以改善材料受载时内部的应力分布，也保证复合 材料具有良好性能的关键之一。
制备方法可以分为外加颗粒和内位原生颗粒法两种。
3 镁基复合材料结构
镁化合 物
纤维
基体
铸镁
镁合金
增强相
颗粒
晶须
❖ 常用的基体镁合金
镁基复合材料要求基体组织细小、均匀，基体合金使用 性能良好．
标准
Mg-Al合金（AZ31、AZ61、AZ91）
高强度 耐热 储氢
Mg-Zn-Cu合金（ZC17） Mg-Re-Zr合金 Mg-Ni合金
❖ 常用颗粒增强体 根据镁基复合材料的使用性能、基体镁合金的种类和成
❖ 优良的耐磨性
B4C和SiC颗粒增强镁基复合材料的耐磨性能
1500℃
脱碳
催化剂
SiC晶须成品
净化
分选
❖ 优良的力学性能
目前，对于颗粒增强金属基包括镁基复合材料的强化机制还没有一个统
一而完善的理论。
普遍认为，颗粒增强复合材料强化机制主要有以下几点：
由于基体与增强体
不同导致材料内产生热残余应力以及由于
释放导致基体中产生
增强体的加入对基体变形的约束以及对基体中位错运动的阻碍产生了强
2 镁基复合材料研究背景
镁基复合材料密度小，仅为铝或基复合材料的2/3左右，具 高的比强度和比刚度以及良好的力学和物理性能，受到航 空航天、汽车、机械以及电子等高技术领域的重视，在新 兴高新技术领域比传统金属和铝基复合材料的应用潜力更 大。因此自20世纪80年代末，镁基复合材料已经成为金属 基复合材料领域的研究热点之一。
效应。
❖ 优良的耐磨性
增强相种类
增强体属于硬质的颗粒、短纤维(或晶须) 、长纤维，此种情况下增强体的引入使得 基体硬度提高，导致材料耐磨性增加。
内部因素 增强体形状及取向
在种类、体积等其它属性相同的情况下 ，形状圆润的增强体有利于复合材料耐 磨性的提高。
增强体体积分数
在体积分数较低时，镁基复合材料的 耐磨性一般随硬质增强体体积分数的 增加而提高。
常用晶须增强体种类
❖ SiC陶瓷晶须
SiC陶瓷晶须通常采用
制造，气体原料在一定的温度下经
催化剂作用，生长成晶须。SiC晶须具有强度和模量高、导热性好的优点
，并且可以批量生产，价格较低，是目前用于金属基和陶瓷基复合材料的
主要增强晶须。
SiC晶须生产的工艺流程
碳（炭黑） 等
SiO22
混合
加热反应
焙烧反应生成SiC镁来自基材 料复
学合
李材
小
强料
目录
1 镁基复合材料的初步认识 2 镁基复合材料研究背景 3 镁基复合材料结构与性能 4 镁基复合材料制备工艺 5 镁基复合材料研究与展望
1 镁基复合材料的初步认识
复合材料的定义
由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的 一种多相固体材料。
复合材料的种类
（1）聚合物基复合材料。其中含有热固性树脂基复合材料，热塑 性树脂基和橡胶基复合材料。 （2）金属基复合材料。其中含有轻金属基，高熔点金属基，金属 间化合物基复合材料。 （3）无机非金属基复合材料。其中含有陶瓷基，碳基，水泥基复 合材料。
复合材料的结构
复合材料
二次结构
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。
❖ 散热性好：金属的热传导性是塑料的数百倍，其热传导性 略低于铝合金及铜合金，远高于钛合金，常用合金中比热 最高。
❖ 耐蚀性好：为碳钢的8倍，铝合金的4倍，为塑料材料的10 倍以上。
❖ 质感佳：外观及触摸质感极佳，使产品更具豪华感。
❖ 可回收性好：花费相当于新料价格的4%，可回收利用镁合 金制品及废料。
TiB颗粒
TiB具有高硬度、高熔点、良好的导电性、抗熔融腐蚀性等，是作为 镁基复合材料增强相的较佳选择。但是，遗憾的是对于TiB颗粒增强镁 基复合材料的研究报道很少。
❖ 氧化物颗粒
氧化物弥散强化机制日益受到研究者的重视，过去研究者只限于制 备小体积分数的MgO增强镁基复合材料，现在已有研究者制备出大体 积分数MgO增强镁基复台材料。
常用颗粒增强体种类
❖ 碳化物 SiC颗粒
SiC的硬度高，耐磨性能好，并具有抗热冲击、抗氧化等性能。镁没 有稳定的碳化物，SiC在镁中热力学上是稳定的，因此，SiC常用作镁 基复合材料的增强相，并且来源广泛价格便宜，用其作为增强颗粒制 备镁基复合材料具有工业化生产前景。
B4C颗粒
B4C为菱面体站构，高熔点、高硬度，硬度仅次于金刚石与立方氮化 硼，是密度最低的陶瓷材料，热膨胀系数相当低，价格也较便宜。
常用纤维增强体种类 C纤维
C纤维强度高（7000MPa）、密度小、弹性模量高（900GPa）、低热膨 胀、高导热、耐磨、耐高温等优异性能。
SiC纤维
碳化硅纤维是以碳和硅为主要成分的一种陶瓷纤维。它具有高强度、高 模量、高化学稳定性以及良好的高温性能，主要用于增强金属和陶瓷。
B纤维
B纤维是一种将硼通过高温化学气相沉积在钨丝或碳芯表面制成的高性 能增强纤维，具有很高的比强度和比模量，也是制造金属基复合材料最 早采用的高性能纤维。
TiC颗粒
TiC为面心立方晶格，具有高熔点、高硬度及高温稳定性好等优点。 TiC与镁的润湿性好于与铝的润湿性。且不和镁发生界面反应。因此， TiC是作为镁的增强相的较佳选择。
常用颗粒增强体种类
❖ 硼化物 TiB2颗粒
TiB2是一种新型的工业陶瓷原料。具有硬度大，耐磨损，耐酸碱，导 电性与稳定性好等优异特性。
化；
基体向增强体的载荷传递以及晶粒细化强化等。
然而由于材料的强度、韧性和断裂等力学性能与材料的原位特性有关 ，
对材料中的界面、缺陷等局部缺陷很敏感，属高阶性能，往往出现协同效
应，即当几个因素同时在材料中起作用时，材料的某些特性可能发生急剧
变化。因此，不能简单认为复合材料的高强度是上述强化因素简单的叠加