黄浦镁基复合材料镁基轻合金

以MgO为添加剂制备的镁基复合材料能够有效地提高复合材料的耐腐蚀性能，这是因为MgO不仅可以占据复合材料中的孔隙，从而使得复合材料的致密性增加，还能够促进复合材料表面形成一层致密的氧化膜。研究表明，当MgO含量为3%时，复合材料的耐腐蚀性能达到佳，MgO含量过高或过低时，复合材料的耐腐蚀性能均会降低。

金属氧化物增强镁基复合材料在工程领域中有着广泛应用，如航空、汽车、船舶等。然而，在使用过程中，镁基复合材料遭遇到的腐蚀问题也逐渐凸显。

因此，对于镁基复合材料的耐腐蚀性能的研究具有重要意义。pH值和NaCl浓度是影响金属材料腐蚀的重要因素，将探讨pH值和NaCl浓度对金属氧化物增强镁基复合材料腐蚀行为的影响研究。

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。
镁合金由于良好的生物相容性和可生物降解性，密度和弹性模量与人骨相近，在生物医疗领域备受关注。此外，镁资源丰富，是人体所需的微量元素之一，开采价格低廉而被认为是有价值的生物材料之一。然而镁的电极电位低(-2.37V)，作为植入体，镁合金基体与第二相之间因电位差易发生电偶腐蚀，α-Mg为阳极，使得镁合金在骨愈合之前过早的丧失其结构和力学性能。因此提高镁合金的腐蚀性能是其在医疗领域获得良好应用的前提。在镁合金中添加增强体可有效提高镁合金的综合性能。石墨烯是由一层六边形蜂窝结构的碳原子杂化构成的，同时具有出色的抗渗透性，可以在基体与腐蚀介质之间形成保护膜，从而阻止腐蚀介质与材料基体界面处的电子交换，进而提高材料的耐腐蚀性能。因此利用石墨烯的抗渗透性有望提高镁合金的耐蚀性。
采用半固态注射成型铸造技术制备了石墨烯/镁复合材料。以AZ91D镁合金为基体材料，Gnps作为增强体；AZ91D镁合金颗粒是由铸锭经过颗粒粉碎机粉碎制成，颗粒呈现不规则棒状，长3~6mm，长宽比约为5:1，表1为AZ91D合金的具体成分。石墨烯纳米片/镁(Gnps/ AZ91D)复合材料制备流程包括混料，填料，加热搅拌，高速注射成形等步骤。，分别将5kg的AZ91D镁合金颗粒和相应质量的Gnps(Gnps的质量分数分别为0，0.3%，0.6%，0.9%)加入V型混料机进行混料，混料机转速为20r/min，时间为30min。其次是将混合好的AZ91D镁合金颗粒与Gnps加入镁合金注射成型机的料斗中；然后混合料在料管的螺旋搅拌及料管不同区域加热下形成混合浆料；模温机对模具加热，待模具达设定温度后对其喷涂涂料，然后合模，合模压力达到设定值后，冲头将混合浆料高速射出，充满整个模具型腔，并保压；开模取出铸件后随室温冷却。将不同Gnps含量的铸件放在热处理炉中进行固溶处理，加热温度为400℃保温时间为24h。