硼酸镁_铝_晶须增强镁基复合材料中界面特性对比研究_金.pdf

第15卷第4期盐湖研究Vol115No14

2007年12月JOURNALOFSALTLAKERESEARCHDec12007

硼酸镁(铝)晶须增强镁基复合材料中
界面特性对比研究

金培鹏1,2,3,许广济1,2,丁雨田1,2,史训兵1,2,刘孝根1,2
(11兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室甘肃兰州730050;
21甘肃兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室甘肃兰州730050;
31青海大学建筑工程系青海西宁810016)

摘要:对硼酸镁(铝)晶须增强镁基复合材料的界面行为进行了对比研究。对复合材料进行了示差扫描量
热分析以及对复合材料中萃取的晶须进行了X射线衍射分析,表明在硼酸镁晶须增强AZ91D镁基复合材料
界面无界面反应产物的生成。通过对硼酸镁晶须增强AZ91D镁基复合材料界面的键合状况进行分析和讨
论,认为界面的键合是由无反应产物的化学键合、扩散键合及物理键合所组成。另外,根据已有的关于硼酸
铝晶须增强镁基和铝基复合材料界面行为的研究结果,分析得出硼酸铝晶须增强镁基复合材料在硼酸铝晶
须/AZ91D镁合金界面上的反应产物只有MgO。
关键词:镁基复合材料;晶须;界面;键合
中图分类号:TG14文献标识码:A文章编号:1008-858X(2007)04-0032-05

金属基复合材料(MMC)获得强韧化取决关于硼酸镁晶须增强的镁基复合材料界面
于应力从基体转移到比较强的增强相的能力,行为的研究尚未见到。鉴于此,本研究小组用

因此,界面是金属基复合材料的重要组成部分,真空气压渗流法所制备的硼酸镁(Mg2B2O5)晶
对MMC的性能起到关键性作用。须增强AZ91D镁基复合材料较之AZ91D基体
对于晶须增强镁基复合材料界面研究已有合金弹性模量和抗拉强度有了明显地提高,热
一些报道。郑明毅对SiCw/AZ91镁基复合材料膨胀系数也有了显著下降[4],本文对硼酸镁晶
的界面进行了系统研究,发现不存在Mg、Al、Si须增强的金属基复合材料界面行为进行了系统
等元素在碳化硅晶须与AZ91界面的互扩散现的检测并与硼酸铝晶须增强镁基复合材料的界
象,即不存在界面扩散结合机制;采用硅胶或酸面行为进行了对比分析与讨论。
性磷酸铝粘结剂的SiCw/AZ91复合材料中,SiC

晶须与AZ91基体合金的界面反应物均为MgO。1复合材料中Mg2B2O5w/AZ91D
而不采用任何粘结剂的SiCw/AZ91复合材料界面特性的检测
中,界面干净,几乎没有任何反应物生成[1]。
SasakiG等报道了在硼酸铝晶须增强镁基复合界面特性在应力传递和承载能力上扮演了

材料的界面上除了MgO,还有尖晶石(MgAl2O4)非常重要的角色。因此,了解复合材料中
[2]
生成,但在ZhengMY等的研究中界面上没Mg2B2O5w/AZ91D界面的特性及键合方式对其
[3]
有发现尖晶石,界面反应产物只有MgO。性能的研究有重要意义。为此,本文对复合材料

收稿日期:2007-09-03
基金项目:中科院2005年度“西部之光”人才培养计划项目“硼酸铝(镁)晶须增强镁基复合材料的应用研究”
作者简介:金培鹏(1961-),男,甘肃榆中人,教授,博士,主要研究方向:镁基复合材料,复合材料力学。

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第4期金培鹏,等:硼酸镁(铝)晶须增强镁基复合材料中界面特性对比研究33

中Mg2B2O5w/AZ91D界面进行了如下的检测。

111复合材料的DSC分析

为了进一步探讨在所制备的复合材料中是
否有界面反应产物的形成,在STA449C型同步
热分析仪上对AZ91D基体镁合金和所制备的
复合材料进行了DSC分析。
图1为复合材料的DSC曲线,从图中可以
看出,复合材料在420～438℃有一个平移,而
在574～600℃存在一个吸热现象。为了对比,图2A291D镁合金的热分析(DSC)曲线
Fig.2DSCcurveofAZ91Dmagnesiumalloy
本文也给出了AZ91D镁合金的热分析(DSC)曲
线,见图2。通过比较复合材料与基体合金的
DSC分析结果可知:平移是由于基体镁合金的

β-Mg17Al12相的固溶,是β-Mg17Al12相分解,向
α-Mg相固溶所引起的。而吸热现象,是由于
基体镁合金的熔化需要吸收热量所产生的,除
此以外没有发现其他的放热、吸热峰。因而,可

以认为,Mg2B2Ο5w/AZ91D复合材料在制备过程
中没有发生界面反应。

图3硼酸镁晶须X射线衍射图谱
Fig.3XRDpatternsofth