准晶增强镁、铝基复合材料的研究进展

准晶增强镁、铝基复合材料的研究进展／程素玲等?１５?准晶增强镁、铝基复合材料的研究进展＊

程素玲，杨根仓，朱满

（西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安７１００７２）

摘要综述了利用准晶作为镁、铝合金增强相的研究进展。Ｍ甑Ｚ墙Ｙ准晶的界面能低，与旷Ｍｇ基体之间形成稳定的界面结合，在高温变形过程中，准晶本身不发生粗化且可以抑制基体组织演化，因此，Ｍ９３Ｚｎ６Ｙ准晶增强变形Ｍｇ基复合材料具有中等强度和较高的室温、高温塑性。由于到目前为止发现的Ａｌ系稳定准晶都不与Ａｌ相共

生，准晶增强Ａｌ基复合材料主要采用快速凝固的方法和外加的方法制备，如粉末冶金法、机械合金化法和液态搅拌法等。综述了采用以上方法制得的准晶增强Ａｌ基复合材料的组织特征及其力学性能。

关键词准晶颗粒增强复合材料界面反应镁合金铝合金

ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＱｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌ—ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄＭｇ，ＡＩＭａｔｒｉｘＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ

ＣＨＥＮＧＳｕｌｉｎｇ，ＹＡＮＧＧｅｎｃａｎｇ，ＺＨＵＭａｎ

（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｅｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００７２）

ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｕｓｉｎｇｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌａｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｉｎＭｇａｎｄＡＩｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄ．ＴｈｅｉｎｔｅｒｒａｃｉａｌｅｎｅｒｇｙｏｆＭ９３Ｚ１１６ＹｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｉｓｌＯＷ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇｓｔａｂｌｅｉｎｔｅｒＩａｃｉａｌｂｏｕｎｄｉｎｇｗｉｔｈａ－ＭｇｍａｔｎｘＤｕｒｉｎｇｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｔｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ，ｔｈｅｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅｓａｒｅｓｔａｂｌｅａｇａｉｎｓｔｃｏａｒｓｅｎｉｎｇａｎｄａｌｓｏｔｈｅｙｃａｎｐｒｏｈｉｂｉｔｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅ旷Ｍｇ

ｍａｔｒｉｘ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ＭｇｓＺｎ６Ｙｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅｒｅｉｎ－ｆｏｒｅｅｄｗｒｏｕｇｈｔＭｇｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｐｏｓｓｅｓｓｍｏｄｅｒａｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｈｉｇｈｒｏｏｍａｎｄｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｕｃｔｉｌｉｔｙ．

ＳｉｎｃｅｎｏＡｌ－ｓｙｓｔｅｍｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｓ

ａｒｅ

ｆｏｕｎｄｔＯｃｏｅｘｉｓｔｗｉｔｈＡＩｍａｔｒｉｘ，Ａ１ｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌ—ｌｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅｓａｒｅｍａｉｎｌｙｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙｒａｐｉｄｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｐｏｗｄｅｒｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ。ｍｅｃｈａｎｉｅａｌａｌｌｏｙｉｎｇａｎｄｍｅｌｔｓｔｉｒｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ，ｅｔｃ．Ｉｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅｒｎｉｃｒｏｓｔｍｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌｒｅｉｎ—ｆｏｒｃｅｄＡＩｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓｑｕａｓｉｃｒｙｓｔａｌ。ｍｅｔａｌｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ｉｎｔｅｄａｃｉａｌｒｅａｃｔｉｏｎ，Ｍｇ

ａｌｌｏｙ，Ａ１ａｌｌｏｙ

０引言

较多的准晶合金系中’铝、镁合金占大多数。

准晶是１９８４年发现的一种结构不同于晶体和非晶体的新的晶体结构，其最基本特征是原子排列在一些方向上没有周期性而具有准周期性。自准晶被发现以来，国内外材料工作者对这一新型固相的形成过程、原子结构、热稳定性、物理和力学性能等方面进行了大量研究，并取得了显著的成果。由于其结构的特殊性，准晶具有高硬度、低摩擦系数和强烈的脆性。基于此，目前对准晶材料的应用研究主要集中在２个方面，即作为涂层材料和作为软基体复合材料的增强体。前者是利用准晶的不粘性、耐热和耐蚀性等性能，后者则主要利用准晶的高硬度、耐磨性等性能。将准晶相引入金属基体中制备颗粒增强金属基复合材料，对开发准晶材料在结构材料方面的应用和新的金属基复合材料的颗粒增强体具有重要意义。

目前，在研究准晶增强金属基复合材料的过程中所选用的基体合金主要是镁、铝轻合金，这是由于镁、铝合金具有熔点低、应用范围广的特点。并且，在目前已发现的和研究得１准晶增强Ｍｇ基复合材料

ＭｇｓＺｍＹ准晶的生成成分范围宽，在Ｍｇ．Ｚｎ－Ｙ合金中，保持Ｚｎ与Ｙ的原子比为４．３８～７，改变Ｚｎ和Ｙ的含量，可以形成含不同体积分数Ｍｇ。Ｚｎ６Ｙ准晶相的Ｍｇ基复合材料【Ｉ卫］。Ｚｎ、Ｙ含量较少时，口－Ｍｇ为初生相，准晶以颗粒形态或共晶组织（ＭｇｓＺｎｓＹ相＋ｏｒＭｇ）分布于ａ－Ｍｇ晶界上［３］。对Ｍｇ。Ｚ１１６Ｙ准晶增强Ｍｇ－Ｚｎ－Ｙ合金的性能分析结果表明，随准晶相含量的增加，复合材料的强度提高，Ｙ含量在１．Ｏ％～１．５％（原子分数）时（Ｚｎ：Ｙ接近６），拉伸强度为１８０～２５０ＭＰａＬ３ｊ。张金山等将ＭｇｓＺｎ６Ｙ准晶合金作为中间合金加入到ＡＺｇｌ合金中。得到的准晶增强复合材料无论在室温还是２００℃的高温其强度和塑性都高于基体合金“】。然而，常规铸造条件下生成的Ｍｇ。Ｚｎ６Ｙ准晶相粗大，且当准晶相达一定数量时，沿晶界呈网状连续分布，导致合金的脆性增大【３］。因此，Ｂａｅ等卜７３将铸造得到的Ｍｇ—Ｚｎ－Ｙ合金（保持Ｚｎ：Ｙ接近６）进行热轧，使分布在晶界上的准晶相破碎，

＊国家自然科学基金（５０５７１０８１）；航空科学基金（０４Ｇ５３０２４）

程素玲：女，１９７９年生，博士研究生，目前主要从事准晶增强铝合金的研究Ｔｅｌ：０２９—８８４９１４８４Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｇｓｕｌｉｎｇ＠１６３．ｃｏｍ万方数据