镁基复合材料不仅具有高比强度、高比刚度和易加工等优点,且耐磨性和耐高温性能良好,在航空航天、轻轨交通等领域中有广阔的应用前景。与传统外加增强相的复合材料的制备工艺受增强相尺寸,增强相与基体间的润湿性限制相比,原位合成法可以在简化工艺的同时,由于增强相在金属基体中原位形核、长大,增强相表面无污染,因此可以保证增强相与基体结合良好。
原位合成增强相种类主要有两种:陶瓷相和金属间化合物。已成功制备MgO/Mg、TiC/Mg(TiB、2+TiC)/Mg、Mg2Si/AM60等原位合成陶瓷相增强镁基复合材料。由于陶瓷相与镁基体热膨胀系数相差较大,陶瓷相增强镁基复合材料的韧性偏低。缩小增强相与基体的热膨胀系数差异,提高复合材料的韧性成为近年来研究的热点。人们开始关注低密度、高熔点和高弹性模量的金属间化合物增强相。常见的Ti-Al系金属间化合物AlTi3、AlTi和Al3Ti中,因Al3Ti的密度最低,弹性模量最高和较高的熔点,适用作原位合成增强相文中通过真空热压烧结工艺,原位合成Al。Ti增强Mg-Al基复合材料。观察复合材料的显微组织,分析其特征,初步探讨在Mg-Al基体中Al3Ti颗粒的原位合成机制,并提出Ti和Al的微观反应模型。
真空热压原位合成Al3Ti/Mg-Al复合材料。原位合成Al3Ti颗粒在基体中分布均匀,尺寸约为0.5-2.0μm,且与基体结合良好。在Mg-Al-Ti体系中,部分的Al与Ti发生原Ti颗粒在基体中分布均匀,尺寸约为0.5-2.0μm,且与基体结合良好。位反应形成AlxTiy金属间化合物,并向基体中扩散。过量的Al与基体形成MgxAly。探讨了Al3Ti颗粒的原位合成机制,初步提出原位反应模型。随着温度的升高,基体出现局部液相。Al向Ti中扩散并在Ti颗粒四周形成富Al层。随着Al3Ti的形成和扩散,Al不断地被消耗,原固溶在基体中的Al不断地析出。(欣然)