忻州镁基复合材料厂家镁基轻合金

镁基复合材料的研究在过去四十年中因其重量轻、强度重量比高、延展性、硬度、耐磨性和生物降解性而实现了可持续增长。镁基材料目前的目标是在汽车、航空航天、电子、体育和生物医学工程中的应用。

对镁基纳米复合材料进行深入研究的驱动力是利用它们来缓解全球变暖，能源消耗以及土地，空气和水的毒性。纳米长度尺度的增强层的存在导致晶粒细化，导致霍尔-佩奇增强和奥罗文增强，因为存在直径小于100nm的纳米颗粒纤维。

粉末冶金是镁基纳米复合材料常用的固态合成方法之一。在步中，金属合金和粉末形式的陶瓷颗粒混合混合在一起以获得均匀的混合物。混合参数是根据金属合金和增强粉末之间的密度差决定的。

随后使用冷压机或热压机或热等静压机压实混合粉末。通过加热到预定温度来烧结生坯，以恢复机械性能。具有简单几何形状的近净形部件可以通过PM技术制造。

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。

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。