鎂基材料走向?qū)嵱玫囊粋€關(guān)鍵問題

鎂及鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度與比剛度高的突出優(yōu)點(diǎn)。與其它現(xiàn)代材料相比，鎂合金的比重雖然比塑料重，但是，單位重量的強(qiáng)度和彈性率比塑料高，其比剛度接近鋁合金和鋼，遠(yuǎn)高于工程塑料，在同樣的強(qiáng)度零部件的情況下，鎂合金的零部件能做得比塑料的薄而且輕。與鋁合金和鋼鐵相比，由于鎂合金的比強(qiáng)度比鋁合金和鐵高，因此，在不減少零部件的強(qiáng)度下，可減輕零部件的重量。在彈性范圍內(nèi)，鎂合金受到?jīng)_擊載荷時，吸收的能量比鋁合金件大一半，所以鎂合金具有良好的抗震減噪性能，其減振性遠(yuǎn)高于鋁合金與鈦合金。由鎂合金材料制作的散熱片比鋁合金材料制作的散熱片更利于加速散熱器內(nèi)部空氣的擴(kuò)散對流，使散熱效率提高，因此，鎂合金的散熱時間還不到鋁合金的一半。鎂合金具有良好電磁屏蔽性能和防輻射性能，在高頻段，純鎂的電磁屏蔽效能為純鋁的兩倍左右。鎂合金件穩(wěn)定性較高，可進(jìn)行高精度機(jī)械加工。鎂合金具有良好的壓鑄成型性能，壓鑄件壁厚最小可達(dá)0.5mm。此外，鎂合金可做到100%回收再利用。由于上述諸優(yōu)點(diǎn)，鎂合金在航空航天、軍工產(chǎn)品制造、汽車以及電子封裝等領(lǐng)域中具有巨大的應(yīng)用前景，特別是汽車行業(yè)中，鎂合金是實(shí)現(xiàn)輕量化的重要材料。
但是，鎂合金作為結(jié)構(gòu)材料的剛度、硬度及耐磨性仍不夠理想，這使其應(yīng)用受到很大限制。解決這個問題的途徑：一是通過合金化提高基體強(qiáng)度。主要合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷等；處于較高溫度下使用的，有兩個合金系Mg-Ag和Mg-Y。二是通過在基體中添加強(qiáng)化用的顆粒、納米碳管或某些纖維(碳纖維，氧化鋁纖維等)來制造鎂基復(fù)合材料，可以顯著提高其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、抗蠕變性能、耐熱性能和耐蝕性能等。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，鎂基復(fù)合材料是當(dāng)今高新技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最有希望采用的復(fù)合材料之一。
鎂基復(fù)合材料的研發(fā)關(guān)鍵之一就是正確選擇增強(qiáng)體。增強(qiáng)體的選擇，要求與基體物理、化學(xué)相容性好，潤濕性良好，載荷承載能力強(qiáng)，盡量避免增強(qiáng)體與基體合金之間的界面過度反應(yīng)等。顆粒增強(qiáng)體一般采用陶瓷顆粒(如Al2O3，SiC，B4C，WC等)、碳顆粒等，要考慮顆粒增強(qiáng)體的應(yīng)用條件，制備工藝，材料的成本，密度，熔點(diǎn)等因素，并且能夠保證與基體結(jié)合良好。要特別注意增強(qiáng)體與基體的潤濕性情況，加大界面反應(yīng)的機(jī)理研究。潤濕性不強(qiáng)就難以形成牢固的界面。顆粒的形狀不應(yīng)有尖角，否則容易造成應(yīng)力集中，使顆粒周圍的應(yīng)變分布不均勻，尖角越鋒銳，應(yīng)力越集中，一般采取圓形狀。纖維增強(qiáng)體中以碳纖維和碳化硅纖維為宜，這類纖維強(qiáng)度高，模量高，密度小，熱膨脹系數(shù)小，具有很好的耐熱性。（鋼研）

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