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材料的組織決定材料的性能，纖維與基體之間的界面結(jié)構(gòu)、由熱錯(cuò)配引入的高密度位錯(cuò)，以及基體中的彌散析出相是影響纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料力學(xué)性能、熱膨脹性能以及尺寸穩(wěn)定性的重要因素，因此對(duì)于復(fù)合材料微觀組織的研究是十分重要的。下面，正航儀器根據(jù)這些內(nèi)容，展開一系列的討論：

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的研究主要集中在以Mg-Al-Zn系列合金為基體，而對(duì)于以稀土鎂合金為基體的石墨纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的研究則相對(duì)很少。本章對(duì)利用壓力浸滲技術(shù)制備的Grf/ZM6復(fù)合材料進(jìn)行了增強(qiáng)相原始形貌、金相組織、TEM組織觀察；并對(duì)合金元素的分布進(jìn)行了EDX分析。

一、復(fù)合材料的金相組織

復(fù)合材料組織致密，沒有明顯的空洞、裂紋等缺陷，纖維分布較均勻，纖維與基體結(jié)合良好。這對(duì)于提高復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱物理性能是有利的，致密的組織不但能提高材料的強(qiáng)度和彈性模量，對(duì)于獲得良好的尺寸穩(wěn)定性能也是很有幫助的。纖維與纖維之間有一定量的塑性基體鎂隔開，這能有效防止材料使用過程中裂紋的快速擴(kuò)展，有利于材料性能的提高。SiC顆粒主要成帶狀分布，部分顆粒滲入纖維束內(nèi)部，復(fù)合材料中金屬液體浸滲充分，與纖維復(fù)合良好，材料無(wú)分層現(xiàn)象。纖維布鋪層均勻、平整，沒有褶皺，纖維束沒有折斷現(xiàn)象發(fā)生。

二、基體合金元素分布

利用SEM背散射電子成像對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行微觀組織形貌觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)在纖維與基體的界面處呈現(xiàn)白亮色，可能是重金屬元素在該區(qū)域的富集。進(jìn)一步分析纖維及周圍區(qū)域元素的SEM線掃描和面掃描圖。從線掃描圖上可以看到稀土Nd元素在纖維與基體的界面處出現(xiàn)明顯的峰值，而從面掃描圖上也能發(fā)現(xiàn)了Nd的特殊亮點(diǎn)。從而進(jìn)一步證實(shí)了基體合金中稀土元素Nd在纖維與基體界面處確實(shí)發(fā)生了富集現(xiàn)象，但具體的物質(zhì)形態(tài)需進(jìn)一步確定。

三、界面TEM組織觀察與分析

在SEM分析中發(fā)現(xiàn)元素Nd纖維與基體界面處富集，但具體的物質(zhì)形態(tài)無(wú)法確定，本節(jié)采用TEM方法對(duì)復(fù)合材料的界面組織進(jìn)行詳細(xì)分析。Mg12Nd為不連續(xù)塊狀分布，尺寸很小，一般約為幾十納米。根據(jù)電子衍射分析，求得Mg12Nd為體心正方晶體結(jié)構(gòu)，其點(diǎn)陣常數(shù)為a=1.031nm，c=0.593nm。

纖維表面存在著大量與纖維軸向基本平行的石墨片層結(jié)構(gòu)，這些表面能較高的小條帶為非均勻形核提供了有利條件。為降低材料結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)能量，基體析出相Mg12Nd優(yōu)先在纖維表面形核并長(zhǎng)大。由于纖維與Mg不潤(rùn)濕，而且基體合金元素與石墨纖維之間不存在界面反應(yīng)，基體合金與纖維僅僅是機(jī)械結(jié)合的方式，一般界面結(jié)合很弱，而大量的Mg12Nd在界面處富集，必將改善纖維與基體的界面結(jié)合狀態(tài)，增強(qiáng)界面結(jié)合強(qiáng)度，減少?gòu)?fù)合材料中的初始裂紋，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性。通過TEM組織觀察發(fā)現(xiàn)，如果界面處Mg12Nd析出較多，則界面附近的基體中彌散析出相就很少，甚至沒有析出，如圖3-7(a)和(c)所示；反之，界面處Mg12Nd析出較少，則界面附近的基體中彌散析出相Mg12Nd就較多。之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象，是因?yàn)榛�體中總的Nd含量是一定的，如果在界面處大量富集，那么界面附近基體中能夠?yàn)?/FONT>Mg12Nd析出提供的Nd的量就會(huì)減少。