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颗粒增强镁基复合材料作为近年来的研究热点,具有制备工艺简单,适合进行机械加工等特性,同时在力学性能上也具有一定优势,比较适合进行规模化生产。原位法作为镁基复合材料的一种增强方式,可以使增强相在基体内原位自生,同时还具有界面洁净无污染、热稳定性好、与基体相容性好、制备成本低等优点,已成为开发、制备高性能镁基复合材料的重要发展方向。本文选用纯镁为基体,采用机械合金化的方式在基体中原位生成Mg2Sn纳米颗粒,再通过热压烧结的方式将复合粉末制成块体的镁基复合材料,通过X射线衍射、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及室温压缩试验机等多种分析检测的手段,研究机械合金化时间以及原料Sn粉的颗粒尺寸对制备的镁基复合材料组织及性能的影响,同时对热压烧结过程中的组织与相变进行分析。主要的研究结论如下:机械合金化的方式可以在Mg粉与纳米Sn粉中原位生成Mg2Sn颗粒,Mg2Sn相的生成量随着机械合金化时间的增加而增多,足够的机械合金化时间可以将Sn粉完全转化为Mg2Sn,与此同时Mg2Sn团簇的形态不断发生变化,当机械合金化时间由5h逐渐增加到20h时,基体中的Mg2Sn由连续的层状逐渐变为颗粒状,同时在基体中的分布更为弥散均匀。Mg2Sn纳米晶的颗粒尺寸同时随着机械合金化时间的增加而减小,同时复合材料的硬度及压缩性能受到的增强程度越来越大。机械合金化20h后的复合材料中,Mg2Sn颗粒的尺寸约为30nm,显微硬度可以达到210HV,其压缩强度达到406MPa、屈服强度达到273MPa、断裂应变为11.0%。将纳米Sn粉改为微米级Sn粉进行实验后,机械合金化同样可以生成Mg2Sn,但与纳米Sn粉相比,机械合金化反应的反应速率明显降低,需要更长时间机械合金化反应才能开始,并且生成的Mg2Sn团簇尺寸明显较大,在基体中呈层状连续分布。经过热压烧结后的块体复合材料的硬度及压缩性能同样随着机械合金化时间的增加而增强,但与纳米Sn粉制成的复合材料相比,相同机械合金化时间的复合材料的压缩性能要弱50%左右。复合粉末在升温过程中,粉末中残余的Sn相在熔化后会继续与Mg反应,形成Mg2Sn相,当粉末中Sn浓度较高时会在组织中产生共晶,同时生成的Mg2Sn相会随着温度的升高而逐渐细化,并且在复合材料的组织中更加均匀弥散分布。