在同類金屬基復(fù)合材料中,鎂基復(fù)合材料有最高的比強度與比模量、良好的尺寸穩(wěn)定,在某些介質(zhì)中也有很好的抗蝕性,但加工成形性能遠(yuǎn)不如鋁基復(fù)合材料的,價格較高,應(yīng)用受到一定制約。
含硼纖維40%~45%的鎂基復(fù)合材料的抗拉強度Rm=N/mm2~1200N/mm2,彈性模量220GN/m2,伸長率A=0.5%,泊松比0.25,含不量SiC或Al2O3粒子的鎂(合金)基復(fù)合材料有很強的耐磨性。
在金屬基復(fù)合材料中,石墨纖維/鎂基復(fù)合材料有最高的比強度與比模量、最強的抗熱變形阻力,是良好的航天器結(jié)構(gòu)材料,已用于制備人造衛(wèi)星的直徑10m的拋物面天線及其支架,可使環(huán)境引起的熱變形小于允許偏差,保證天線能在高頻帶上工作,提升了工作效率,它的工作頻率范圍幾乎是石墨/鋁復(fù)合材料的5倍。石墨/鎂復(fù)合材料的線脹系數(shù)為零,是制造航天飛機大面積蜂窩結(jié)構(gòu)蒙皮、空間動力回力系統(tǒng)構(gòu)件、民機天線支架(拉拔無縫管),轉(zhuǎn)子發(fā)動機機箱,SiC晶須/鎂復(fù)合材料可用于制造齒輪,SiC或Al2O3粒子/鎂復(fù)合材料有良好的耐磨性與抗油性,是制造油泵殼體、止推板、安全閥等零件的良好材料,也是一種阻尼性能良好的材料。
晶須增強復(fù)合材料
與基體合金相比,SiCw/AZ91復(fù)合材料的強度性能均大為提高,而伸長率A則下降。粘結(jié)劑對SiCw/AZ91鎂基復(fù)合材料性能有顯著影響,以酸性磷酸鋁粘結(jié)的復(fù)合材料具有最高的屈服強度,不采用粘劑與以硅酸粘結(jié)劑制備的復(fù)合材料的力學(xué)性能則較低。
采用酸性磷酸鋁粘結(jié)劑的鎂基復(fù)合材料與SiCw/6061鋁基復(fù)合材料的力學(xué)性能比較見表2。鎂基復(fù)合材料的密度為 2.08g/cm3,為鋁基復(fù)合材料密試制74%,因而它的比模量及比強工都比鋁基復(fù)合材料的高。
在采用硅膠粘結(jié)劑的復(fù)合材料熾,不僅抗拉強度較低,而且分散性也較大,同時越靠近表面,強度也較大一些;而采用酸性磷酸鋁粘結(jié)劑的復(fù)合材料的抗拉強度分布較為均勻,但邊部的仍高一些。
AZ91鎂合金的最佳時效溫度為175℃,AZ91鎂合金及其復(fù)合材料的硬度與時效時間的關(guān)系見圖2。由圖可見,碳化硅增強的復(fù)化材料的硬度比基體合金的高得多,它們都存在時效峰值,但復(fù)化材料的來得早,復(fù)合材料硬度峰值在時效40h后來到,而基體合金卻要保溫75h才到達(dá),這與碳化硅晶須和基體鎂合金的線脹系數(shù)不同,導(dǎo)致固溶處理-淬火過程中向基體合金引入一定的殘余應(yīng)力和大量位錯有關(guān)。
固溶處理-時效處理(T6)明顯提高SiCw/AZ91復(fù)合材料的強度,但伸長率降低甚多,這與時效時析出相有關(guān):有兩種不同的析出相,都是金屬間相Al12Mg17,但晶粒內(nèi)的為片狀,而SiCw/AZ91界面處的呈胞狀。