原位Mg2Sn增強鎂基復合材料的制備及其組織性能研究.pdf

1、顆粒增強鎂基復合材料作為近年來的研究熱點，具有制備工藝簡單，適合進行機械加工等特性，同時在力學性能上也具有一定優(yōu)勢，比較適合進行規(guī)?；a(chǎn)。原位法作為鎂基復合材料的一種增強方式，可以使增強相在基體內(nèi)原位自生，同時還具有界面潔凈無污染、熱穩(wěn)定性好、與基體相容性好、制備成本低等優(yōu)點，已成為開發(fā)、制備高性能鎂基復合材料的重要發(fā)展方向。
　　本文選用純鎂為基體，采用機械合金化的方式在基體中原位生成Mg2Sn納米顆粒，再通過熱壓燒結的方式將

2、復合粉末制成塊體的鎂基復合材料，通過X射線衍射、差示掃描量熱儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡以及室溫壓縮試驗機等多種分析檢測的手段，研究機械合金化時間以及原料 Sn粉的顆粒尺寸對制備的鎂基復合材料組織及性能的影響，同時對熱壓燒結過程中的組織與相變進行分析。主要的研究結論如下：
　　機械合金化的方式可以在Mg粉與納米Sn粉中原位生成Mg2Sn顆粒，Mg2Sn相的生成量隨著機械合金化時間的增加而增多，足夠的機械合金化時間可以將 Sn

3、粉完全轉化為Mg2Sn，與此同時Mg2Sn團簇的形態(tài)不斷發(fā)生變化，當機械合金化時間由5h逐漸增加到20h時，基體中的Mg2Sn由連續(xù)的層狀逐漸變?yōu)轭w粒狀，同時在基體中的分布更為彌散均勻。Mg2Sn納米晶的顆粒尺寸同時隨著機械合金化時間的增加而減小，同時復合材料的硬度及壓縮性能受到的增強程度越來越大。機械合金化20h后的復合材料中，Mg2Sn顆粒的尺寸約為30nm，顯微硬度可以達到210HV，其壓縮強度達到406MPa、屈服強度達到273

4、MPa、斷裂應變?yōu)?1.0%。
　　將納米Sn粉改為微米級Sn粉進行實驗后，機械合金化同樣可以生成Mg2Sn，但與納米 Sn粉相比，機械合金化反應的反應速率明顯降低，需要更長時間機械合金化反應才能開始，并且生成的Mg2Sn團簇尺寸明顯較大，在基體中呈層狀連續(xù)分布。經(jīng)過熱壓燒結后的塊體復合材料的硬度及壓縮性能同樣隨著機械合金化時間的增加而增強，但與納米Sn粉制成的復合材料相比，相同機械合金化時間的復合材料的壓縮性能要弱50%左右。<