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钛颗粒增强镁基复合材料的力学性能
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丁浩，师春生，赵乃勤
天津大学材料科学与工程学院，天津（300072）
E-mail：wadxr@163.com
摘 要：本文采用粉末冶金方法制备了钛颗粒增强镁基复合材料，并对得到的复合材料的孔
隙和硬度、拉伸强度、弹性模量、压缩强度等进行了分析、比较。得出了初压压力、质量分
数、复压、合金化等对复合材料力学性能影响的规律。实验表明，用等静压方法压制的复合
材料布氏硬度可达 265HB，模压法制备的复合材料的抗拉强度可达到 112MPa，优于基体的
硬度和拉伸性能。此外，钛颗粒加入及粉末冶金的方法使复合材料的塑性降低，通过实验得
到了复合材料的抗压强度 40MPa。
关键词：粉末冶金，复合材料，镁，钛颗粒，力学性能
中图分类号：TG1
1. 引 言
镁是近来金属研究的热点之一。镁的储量丰富，密度小，比强度、比刚度、比模量都优
于钢铁、铝、铜等金属材料，甚至超过很多聚合物材料
[1]
。但是镁的耐蚀性能和抗氧化性能
很差，电极电位低，绝对强度、刚度、硬度及耐磨性都很低。所以，工程上常用 Al、Zn 等
金属与其构成合金，或与增强相复合形成复合材料，达到改善镁的性能的目的。近年来，纯
镁除了小部分用于化学功能外，大部分镁以镁合金或复合材料的形式应用于门窗、轮彀、自
行车构件、汽车配件、仪表等。此外，镁合金作为生物材料已经成功地应用于人造骨骼、人
造器官等人体植入材料，性能已基本符合人体需求
[2
，
3]
。在未来的生物材料领域，镁合金或
复合材料将以其优异的性能发挥更多的功能
[4]
。
当前，常用于增强镁合金基体的增强相从形态上可分为颗粒（如：SiC 颗粒、TiC 颗粒）、
晶须（如 Al
2
O
3
晶须，Mg
2
B
2
O
5
晶须）以及纤维（如碳纤维、NiTi 纤维）等。按照加入相的
尺寸，可以分为纳米相（如纳米碳管）、微米相等
[1]
。常用的增强相为陶瓷相，陶瓷相一方
面会增镁基复合材料近来受到了人们的关注。
P Perez和G Garcesa使用粉末冶金的方法探索了金属Ti与金属Mg的复合材料
[6
，
7]
。Lu和
Froyen等制备、研究了Ti增强镁铝合金的复合材料的显微组织和力学性能
[8]
。郗雨林等用钛
合金增强MB15镁铝合金取得了很好的效果
[9]
。这些研究表明镁与钛的相容性很好。加之钛
的诸多优点，如强度、硬度高，抗腐蚀性能极好，与镁不互溶,故能形成复合材料（镁钛二
元相图见图1）等，选择钛增强镁及镁合金容易达到预定的效果。本文主要采用粉末冶金法
制备金属Ti颗粒增强镁及镁合金基复合材料研究复合材料的组织结构对其力学性能的影响。
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本课题得到天津市科技发展基金（043186211）的资助。
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