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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。
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。
AZ91D中的第二相为Mg17Al12相,其腐蚀电位为-1.233 V,镁基体相,在溶液中易与镁基体形成微电偶,导致微电偶腐蚀的发生。腐蚀裂纹的数量及分布也存在明显差异,Gnps含量为0.6%时点状第二相的数量少,对应的腐蚀裂纹也少,顺序从小到大依次为Gnps含量为0.6%,0.3%,0.9%,0这也对应着耐腐蚀性能的大小。这与电化学所得出的结论相一致。
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