摘要: 镁合金具有高比强度、良好电磁屏蔽和散热能力，优越的装饰及易于回收的特点。然而，镁合金的机械性能、耐蚀性、高温蠕变性能差，使其应用受到限制。 无机晶须材料具有高强度、高耐热性、高耐磨性、高绝缘性能，其所增强的塑料、陶瓷和金属基复合... 展开 镁合金具有高比强度、良好电磁屏蔽和散热能力，优越的装饰及易于回收的特点。然而，镁合金的机械性能、耐蚀性、高温蠕变性能差，使其应用受到限制。 无机晶须材料具有高强度、高耐热性、高耐磨性、高绝缘性能，其所增强的塑料、陶瓷和金属基复合材料具有较好的物理、化学性能和机械性能。Mg2B2O5晶须作为一种高性能成本比的新型无机晶须，国内外有关Mg2B2O5晶须增强金属基复合材料的研究报道还较少。因此，深入研究Mg2B2O5w增强镁基复合材料的制备工艺、组织结构特征以及增强机理等，对扩大Mg2B2O5晶须的应用范围和改善镁基复合材料的性能具有重要意义。 本文以真空气压渗流法制备的Mg2B2O5w（30%）/ZAZ91D镁基复合材料为主要试验材料。用显微硬度计和万能实验机测试了铸态AZ91D合金和Mg2B2O5w/AZ91D的显微硬度和拉伸强度；用金相显微镜（optical microscope，OM）、扫描电子显微镜（scanning electron microscopy，SEM）和能量色散谱仪（energy dispersion spectroscopy，EDS）观察了Mg2B2O5w/AZ91D复合材料显微组织和测试其微区成分；用扫描电子显微镜、X 射线衍射仪（X-ray diffraction，XRD）和光电子能谱仪（photoelectron spectrometer，XPS）观察和测试了Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料中萃取晶须的形貌、物相组成、表面元素组成及其化学状态；采用透射电镜（transmission electron microscopy，TEM）和能量色散谱仪确定了Mg2B2O5w/AZ91D复合材料中Mg2B2O5w/AZ91D界面形态及其组织结构。结合试验数据和试验结果，分析了Mg2B2O5w/AZ91D界面组织结构特征并探讨其形成机理，得出如下结论： （1）Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料组织均匀，其强度较基体合金AZ91D有了很大提高；Mg2B2O5w在复合材料内部分布较均匀，其对基体合金起到了明显的增强作用。Mg2B2O5w/AZ91D 界面没有明显的元素偏聚和互扩散现象。 （2）Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料中，存在Mg2B2O5w与AZ91D间的界面反应；界面反应层由MgO和MgB2两相组成。Mg2B2O5w、MgO和MgB2之间没有严格意义上的晶体学取向关系，但在某些特殊位置却具有下面晶体学取向关系：[010]Mg2B2O5//[110]MgO，(202)Mg2B2O5//(002)MgO和[110]MgO//[2(1)(1)0]MgB2，(002)MgO//(0001)MgB2。 （3）晶须表面吸附的氧和硼酸镁晶须在Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料的制备过程中发生分解，导致在复合材料的制备过程中增强体Mg2B2O5w与基体合金AZ91D间发生界面反应。 （4）在Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料中，晶须形态完整且表面比较平整。 但晶须表面参与反应不均匀（仅部分表面参与了反应）且Mg2B2O5w/AZ91D界面反应层厚度很不均匀，这将降低界面结合强度。拉伸断口形貌及裂纹分布也表明Mg2B2O5w/AZ91D界面结合强度欠佳。为了充分发挥Mg2B2O5w对AZ91D基体合金的增强作用，应该考虑对Mg2B2O5w/AZ91D界面进行优化。 收起