镁基复合材料

2020年03月02日 9:41 16893次浏览 来源:   分类: 新材料前沿   作者:

导读: 在同类金属基复合材料中,镁基复合材料有最高的比强度与比模量、良好的尺寸稳定,在某些介质中也有很好的抗蚀性,但加工成形性能远不如铝基复合材料的,价格较高,应用受到一定制约。

在同类金属基复合材料中,镁基复合材料有最高的比强度与比模量、良好的尺寸稳定,在某些介质中也有很好的抗蚀性,但加工成形性能远不如铝基复合材料的,价格较高,应用受到一定制约。
含硼纤维40%~45%的镁基复合材料的抗拉强度Rm=N/mm2~1200N/mm2,弹性模量220GN/m2,伸长率A=0.5%,泊松比0.25,含不量SiC或Al2O3粒子的镁(合金)基复合材料有很强的耐磨性。
在金属基复合材料中,石墨纤维/镁基复合材料有最高的比强度与比模量、最强的抗热变形阻力,是良好的航天器结构材料,已用于制备人造卫星的直径10m的抛物面天线及其支架,可使环境引起的热变形小于允许偏差,保证天线能在高频带上工作,提升了工作效率,它的工作频率范围几乎是石墨/铝复合材料的5倍。石墨/镁复合材料的线胀系数为零,是制造航天飞机大面积蜂窝结构蒙皮、空间动力回力系统构件、民机天线支架(拉拔无缝管),转子发动机机箱,SiC晶须/镁复合材料可用于制造齿轮,SiC或Al2O3粒子/镁复合材料有良好的耐磨性与抗油性,是制造油泵壳体、止推板、安全阀等零件的良好材料,也是一种阻尼性能良好的材料。
晶须增强复合材料
与基体合金相比,SiCw/AZ91复合材料的强度性能均大为提高,而伸长率A则下降。粘结剂对SiCw/AZ91镁基复合材料性能有显著影响,以酸性磷酸铝粘结的复合材料具有最高的屈服强度,不采用粘剂与以硅酸粘结剂制备的复合材料的力学性能则较低。
采用酸性磷酸铝粘结剂的镁基复合材料与SiCw/6061铝基复合材料的力学性能比较见表2。镁基复合材料的密度为 2.08g/cm3,为铝基复合材料密试制74%,因而它的比模量及比强工都比铝基复合材料的高。
在采用硅胶粘结剂的复合材料炽,不仅抗拉强度较低,而且分散性也较大,同时越靠近表面,强度也较大一些;而采用酸性磷酸铝粘结剂的复合材料的抗拉强度分布较为均匀,但边部的仍高一些。
AZ91镁合金的最佳时效温度为175℃,AZ91镁合金及其复合材料的硬度与时效时间的关系见图2。由图可见,碳化硅增强的复化材料的硬度比基体合金的高得多,它们都存在时效峰值,但复化材料的来得早,复合材料硬度峰值在时效40h后来到,而基体合金却要保温75h才到达,这与碳化硅晶须和基体镁合金的线胀系数不同,导致固溶处理-淬火过程中向基体合金引入一定的残余应力和大量位错有关。
固溶处理-时效处理(T6)明显提高SiCw/AZ91复合材料的强度,但伸长率降低甚多,这与时效时析出相有关:有两种不同的析出相,都是金属间相Al12Mg17,但晶粒内的为片状,而SiCw/AZ91界面处的呈胞状。

责任编辑:淮金

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