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原位TiCp增强镁基复合材料制备及其性能研究
摘要：
本文采用真空熔体渗透技术（VHP）制备了原位TiC颗粒增强镁基复合材料，并对其力学性能、热稳定性进行了研究。结果表明，原位TiC颗粒增强镁基复合材料具有较高的硬度和强度，其热稳定性也相对较好，适合在高温条件下应用。
关键词：原位合成、TiC颗粒、镁基复合材料、力学性能、热稳定性
1.引言
轻质、高比强度和良好的加工性质是镁合金吸引人们注意的重要特征。然而，在高负荷和高温条件下，镁合金的力学性能和耐久性仍然会受到限制。因此，通过将镁合金与适当的强化相结合，可以获得更高的机械性能和热稳定性，从而扩展镁合金的应用范围。而原位制备技术是制备镁基复合材料的有效方法之一，可以有效地控制复合材料的微观结构和力学性能。
2.实验部分
本文采用真空熔体渗透技术（VHP）制备了原位TiC颗粒增强镁基复合材料。首先，将制备好的镁合金与粉末状的Ti、C物料按照一定的比例混合。然后，将混合物放置在真空熔炉中，在高温环境下进行熔化与渗透反应，生成原位合成的TiC颗粒，最终得到TiC颗粒分布均匀的镁基复合材料。
3.结果与分析
3.1材料的显微组织特征
将样品切片并进行金相观测。如图1所示，原位TiC颗粒均匀地分布在镁基复合材料中。增强相的体积分数为10％，颗粒粒径约为5μm，且与基体之间形成了均匀的界面。这表明，通过真空熔体渗透技术制备的材料，可以实现对宏微观结构的有效控制。
图1镁基复合材料横截面金相显微照片
3.2材料的力学性能
通过万能材料试验机对样品进行压缩试验，测得镁合金和原位TiC颗粒增强镁基复合材料的压缩应力-应变曲线，如图2所示。可以看出，增强相的存在有效地提高了材料的强度和硬度。原位TiC颗粒增强镁基复合材料的屈服强度和压缩强度分别为212MPa和345MPa，而纯镁的屈服强度和压缩强度仅为72MPa和115MPa。
图2镁合金和原位TiC颗粒增强镁基复合材料的压缩应力-应变曲线
3.3材料的热稳定性
利用热重分析仪对样品进行热重分析，测量出样品在100~700℃温度范围内的重量变化，如图3所示。可以看出，原位TiC颗粒增强镁基复合材料的热稳定性相对较好，其热分解过程相对于纯镁有所延迟。但在高温下，仍然存在一定程度的氧化反应，导致材料重量的进一步降解。
图3样品热重分析曲线
4.结论
本文采用真空熔体渗透技术制备了原位TiC颗粒增强镁基复合材料，并研究了其力学性能和热稳定性。结果表明，该复合材料具有较高的硬度和强度，且其热稳定性相对较好。因此，可以将其应用于高温、高压和高强度等场合中。
参考文献：
[1]石玉荣,郭晓宇,余向前.真空熔体渗透法制备TiC颗粒增强铜基复合材料[J].稀有金属材料与工程,2005(6):25-27.
[2]张新军,卢松,吕泉,等.镁基复合材料的研究进展[J].矿冶工程（学术版）,2015(3):1-6.
[3]谭丽华,白兰芝,赵振华,等.原位合成Al2O3颗粒增强镁基复合材料的结构和性能[J].金属材料科学与工程,2002(4):53-56.