镁基纳米复合材料是一种新型轻质材料,在汽车、航空航天、空间、电子、体育和生物医学领域具有潜在应用,这主要是因为与铝基材料和钢相比,它们的密度较低。
材料的合成相对具有挑战性,因此明确提供了迄今为止各种研究人员设计采用的各种技术来合成镁基纳米复合材料的见解。MMNC的整体加工通常包括初级和次级加工的组合。初级加工从根本上导致通过固态、半固态或液态加工路线初步配制和制造MMNC锭。
镁基复合材料的研究在过去四十年中因其重量轻、强度重量比高、延展性、硬度、耐磨性和生物降解性而实现了可持续增长。镁基材料目前的目标是在汽车、航空航天、电子、体育和生物医学工程中的应用。
对镁基纳米复合材料进行深入研究的驱动力是利用它们来缓解全球变暖,能源消耗以及土地,空气和水的毒性。纳米长度尺度的增强层的存在导致晶粒细化,导致霍尔-佩奇增强和奥罗文增强,因为存在直径小于100nm的纳米颗粒纤维。
粉末冶金是镁基纳米复合材料常用的固态合成方法之一。在步中,金属合金和粉末形式的陶瓷颗粒混合混合在一起以获得均匀的混合物。混合参数是根据金属合金和增强粉末之间的密度差决定的。
随后使用冷压机或热压机或热等静压机压实混合粉末。通过加热到预定温度来烧结生坯,以恢复机械性能。具有简单几何形状的近净形部件可以通过PM技术制造。
这些复合材料正在成为从航空航天,汽车到体育工业等许多重量关键工程应用的潜在候选者。它们不仅比铝和钛轻得多,而且还可以使用传统和的加工方法进行加工。
搅拌铸造是传统的大批量生产技术,能够在镁基体中产生纳米颗粒的均匀分散。已经尝试使用超声空化作为分散纳米增强材料的手段进行改进,并取得了可喜的结果。
镁及镁合金具有密度低、易回收、的阻尼和机械加工性等优势,在航空航天、汽车、兵器等现代工业中具有广阔的发展前景。然而,其较低弹性模量、强度和差的耐腐蚀性使其应用受到一些限制。因此,提高镁基材料的弹性模量被认为是开发新型镁基材料的关键问题之一。
合金化是提升材料弹性模量的有效手段之一。根据合金元素在材料内的存在形式,可分为两类:形成固溶体或金属间化合物。当合金元素以固溶元素形式存在时,无论是连续还是非连续固溶体,其弹性模量相比纯镁都没有较大的提升。表1展示了一些纯镁及镁合金弹性模量的实验值及性原理计算值。研究发现Mg-X合金的弹性模量受合金元素价层电子的影响。当合金元素以析出第二相的形式存在于镁合金中时,其提升模量的效率相对较高,也是目前合金化法提升镁弹性模量的主要方法。表2列举了一些析出强化型镁合金的性能参数,可以发现析出相的模量相对镁基体有一定提升,但依然无法和外加的高模量颗粒或纤维等相比。此外,析出相与镁基体的界面类型也对材料的模量及综合性能有很大的影响。
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