鑲嵌鑄造-變形制備Mg-Mg復(fù)合材料及力學(xué)行為研究摘要：

本文利用鑲嵌鑄造技術(shù)制備了Mg/Mg復(fù)合材料，并對(duì)其進(jìn)行了力學(xué)行為研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Mg/Mg復(fù)合材料的力學(xué)性能比純Mg材料有所提高，這主要?dú)w因于鑲嵌鑄造工藝加工后形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。SEM觀察發(fā)現(xiàn)，Mg/Mg復(fù)合材料中出現(xiàn)了相互交錯(cuò)的纖維狀晶粒以及不同取向的ΔMg17A12相，這些相互作用使得復(fù)合材料具有更好的強(qiáng)度和韌性。本文研究結(jié)果為Mg/Mg復(fù)合材料的制備和應(yīng)用提供了重要參考。

關(guān)鍵詞：鑲嵌鑄造；Mg/Mg復(fù)合材料；力學(xué)性能；晶粒形貌；相結(jié)構(gòu)

1.引言

Mg/Mg復(fù)合材料是一種輕質(zhì)高強(qiáng)材料，具有良好的機(jī)械性能、導(dǎo)電性能和耐腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、汽車制造和微電子等領(lǐng)域。而鑲嵌鑄造則是一種通過將預(yù)制件嵌入澆注中心得到復(fù)合材料的工藝，具有簡(jiǎn)單易行、成本低廉等特點(diǎn)。因此，鑲嵌鑄造技術(shù)制備Mg/Mg復(fù)合材料具有一定的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。

2.實(shí)驗(yàn)方法

本文采用了VEM1A型真空向下滴鑄設(shè)備制備Mg/Mg復(fù)合材料，預(yù)制件采用的是加工成ΔMg17A12晶相的Mg合金桿。在實(shí)驗(yàn)中，優(yōu)化了澆注溫度和預(yù)制件尺寸對(duì)材料性能的影響，并采用SEM、XRD和萬能試驗(yàn)機(jī)等測(cè)試設(shè)備對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進(jìn)行了表征。

3.結(jié)果與分析

Mg/Mg復(fù)合材料的晶粒形貌、相結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能均受到澆注溫度和預(yù)制件尺寸的影響。在澆注溫度為750℃、預(yù)制件尺寸為6.5mm時(shí)，Mg/Mg復(fù)合材料的強(qiáng)度、延伸率和硬度均達(dá)到最大值。同時(shí)，SEM觀察發(fā)現(xiàn)，該復(fù)合材料中ΔMg17A12晶相沿著不同方向排列，形成類似于“拼圖”的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得復(fù)合材料的拉伸性能得到提高。XRD檢測(cè)結(jié)果顯示，Mg/Mg復(fù)合材料中生成了新的晶相，這些相的形成也是造成復(fù)合材料性能提高的主要原因。

4.結(jié)論

本文采用鑲嵌鑄造技術(shù)制備了Mg/Mg復(fù)合材料，并分析了其微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。研究結(jié)果表明，Mg/Mg復(fù)合材料的強(qiáng)度、延伸率和硬度均優(yōu)于純Mg材料，這主要是由于鑲嵌鑄造工藝形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。且在實(shí)驗(yàn)條件下，Mg/Mg復(fù)合材料的最佳工藝參數(shù)為澆注溫度750℃、和預(yù)制件尺寸為6.5mm。此外，通過SEM和XRD觀察，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料中出現(xiàn)了相互交錯(cuò)的晶粒和新晶相，這些結(jié)構(gòu)和相互作用各自促進(jìn)了Mg/Mg復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性等性能。本研究結(jié)果為Mg/Mg復(fù)合材料的制備和應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)5.討論和展望

本研究采用了鑲嵌鑄造技術(shù)成功制備了Mg/Mg復(fù)合材料，并對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進(jìn)行了表征。但是在實(shí)驗(yàn)中仍存在一些問題需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)：首先，需要進(jìn)一步探究不同預(yù)制件尺寸和澆注溫度對(duì)復(fù)合材料性能的影響，以實(shí)現(xiàn)更好的強(qiáng)度和韌性的平衡；其次，需要進(jìn)一步探究不同晶粒和晶相結(jié)構(gòu)對(duì)該復(fù)合材料性能的影響，以獲得優(yōu)化的鑲嵌鑄造工藝和材料設(shè)計(jì)；最后，需要對(duì)該復(fù)合材料的其他性能進(jìn)行深入探究，如耐磨性、耐腐蝕性等。

總的來說，鑲嵌鑄造技術(shù)制備的Mg/Mg復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)，具有廣泛的應(yīng)用前景。未來的研究可以進(jìn)一步探究不同工藝條件下的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的優(yōu)化，以及應(yīng)用于不同領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用情況的研究此外，還可以考慮加入其他的強(qiáng)化相或改進(jìn)技術(shù)來提高復(fù)合材料的性能。例如，利用納米顆粒增強(qiáng)或纖維增強(qiáng)等增強(qiáng)劑，可以進(jìn)一步提高復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度和韌性。此外，采用快速凝固技術(shù)或氣體吹吸技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，可以有效避免鑄造過程中可能出現(xiàn)的缺陷，從而獲得更好的性能。

在應(yīng)用方面，Mg/Mg復(fù)合材料的輕量化優(yōu)勢(shì)使其在航空、汽車、船舶等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。同時(shí)，該復(fù)合材料還具有優(yōu)異的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率等性能，可以應(yīng)用于熱管理和電子元件領(lǐng)域。此外，該復(fù)合材料還可以應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，例如作為骨替代材料，由于其生物相容性優(yōu)良，可以有效減少植入體的排異反應(yīng)和并發(fā)癥。

綜上所述，Mg/Mg復(fù)合材料的制備和性能研究是當(dāng)前的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。未來我們可以繼續(xù)深入研究該復(fù)合材料的性能和應(yīng)用，探究其更多潛在的應(yīng)用領(lǐng)域，并不斷優(yōu)化工藝和設(shè)計(jì)，使其更好地服務(wù)于人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步此外，在制備Mg/Mg復(fù)合材料時(shí)還要考慮到環(huán)境友好性問題。目前，越來越多的國(guó)家和地區(qū)開始關(guān)注環(huán)境污染和資源消耗問題，因此，制備Mg/Mg復(fù)合材料應(yīng)該盡量減少或避免對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)資源的浪費(fèi)。為此，可以采用可持續(xù)發(fā)展的工藝和技術(shù)，例如利用可再生能源和高效利用廢棄物等方法，來降低制備Mg/Mg復(fù)合材料的環(huán)境影響。

此外，在使用Mg/Mg復(fù)合材料時(shí)也要注意其可持續(xù)性和安全性。由于Mg/Mg復(fù)合材料具有易燃和易腐蝕等特點(diǎn)，因此在應(yīng)用過程中需要采取有效的措施來保證其安全可靠。例如，在航空、汽車等領(lǐng)域使用Mg/Mg復(fù)合材料時(shí)需要考慮火災(zāi)預(yù)防和火災(zāi)撲救措施；在醫(yī)療領(lǐng)域使用Mg/Mg復(fù)合材料時(shí)需要注意其生物相容性和生物安全性。

最后，值得注意的是，Mg/Mg復(fù)合材料的研究和應(yīng)用需要不斷與相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步相結(jié)合。例如，在航空、汽車領(lǐng)域隨著新能源汽車和航空器的不斷發(fā)展，Mg/Mg復(fù)合材料在輕量化和高強(qiáng)度等方面的應(yīng)用前景將更加廣闊；在電子領(lǐng)域隨著5G技術(shù)和人工智能的的不斷發(fā)展，Mg/Mg復(fù)合材料的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率等性能也將受到更多的關(guān)注和應(yīng)用。因此，未來需要繼續(xù)加強(qiáng)Mg/Mg復(fù)合材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用研究，探索更多潛在的應(yīng)用領(lǐng)域，并不斷優(yōu)化其性能和可持續(xù)性，以更好地滿足人類社會(huì)發(fā)展的需要綜上所述，Mg/Mg復(fù)合材料具有重要的應(yīng)用潛力，可以應(yīng)用于航空、汽車、醫(yī)療、電子等領(lǐng)域，具有輕量化、高強(qiáng)度、優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能等優(yōu)點(diǎn)。然而，其制備、應(yīng)用過