Mg₂Si金属间化合物具有低密度、高熔点及高比强度等优点,适宜做中高温结构材料,有望用于航空、航天及汽车工业,但是由于其本征脆性,很难进行加工和应用。所以对金属间化合物Mg₂Si的增韧研究,不论从理论还是从其实际应用都有很现实的意义。 本文以金属间化合物Mg₂Si为基添加韧性相-Al,通过燃烧合成和机械活化固相反应两种方法制备了Al/Mg₂Si复合材料。 通过对理想状态下反应绝热温度的计算,明确了体系的预热温度与反应绝热温度及稀释剂添加量与绝热温度的关系。随着预热温度的升高Mg-Si-Al体系的绝热温度也升高,最后达到一平台;随着稀释剂添加量的增加,Mg-Si-Al体系的绝热温度逐渐减小,绝热平台也逐渐减小。 探讨了燃烧合成制备Al/Mg₂Si复合材料中的影响因素如:预热速率,压坯压力,Mg粉粒度,Al的体积百分含量及试样底部的小孔对反应产物相及致密性的影响。研究发现各单因素对反应产物致密性影响不同,总体来讲具有以下规律:Mg粉粒度的影响>加热速率的影响>压坯压力的影响。 同时研究了Mg粉粒度、球磨时间、过程控制剂等对机械球磨过程的影响。研究发现减小Mg粉粒度可以促进Mg、Si之间的反应进程。当Mg粉粒度在178-250μm范围时,球磨50小时后产物中形成的Mg₂Si量较少,说明球磨使Mg、Si发生合金化的效率低。在球磨过程中Si粉的晶粒尺寸随着球磨时间的延长而减小,显微应变随球磨时间的延长而增加,但都趋于一定值。对Mg粉粒度在178-250μm范围球磨50小时的粉料进行退火发现,Mg₂Si可以在180℃左右反应形成,而未经球磨的粉料在大约在530℃进行固相反应生成Mg₂Si。球磨50小时的粉料发生固相反应的温度比未经球磨粉末的固相反应温度降低了大约350℃,说明球磨可以大大降低固相反应的温度,在反应中起到了机械活化的作用。在退火过程中纳米Mg₂Si的晶粒生长曲线存在两个明显的阶段:低温缓慢生长阶段（190℃<T<400℃）和高温快速生长阶段（400℃<T<600℃）。随着退火温度的提高,Mg₂Si的形成率逐渐增加且其显微应变逐渐减小直至趋近于零。