材料的組織決定材料的性能，纖維與基體之間的界面結構、由熱錯配引入的高密度位錯，以及基體中的彌散析出相是影響纖維增強鎂基復合材料力學性能、熱膨脹性能以及尺寸穩定性的重要因素，因此對于復合材料微觀組織的研究是十分重要的。下面，正航儀器根據這些內容，展開一系列的討論：
目前國內外對于纖維增強鎂基復合材料的研究主要集中在以Mg-Al-Zn系列合金為基體，而對于以稀土鎂合金為基體的石墨纖維增強鎂基復合材料的研究則相對很少。本章對利用壓力浸滲技術制備的Grf/ZM6復合材料進行了增強相原始形貌、金相組織、TEM組織觀察；并對合金元素的分布進行了EDX分析。
一、復合材料的金相組織
復合材料組織致密，沒有明顯的空洞、裂紋等缺陷，纖維分布較均勻，纖維與基體結合良好。這對于提高復合材料的力學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度和彈性模量，對于獲得良好的尺寸穩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部，復合材料中金屬液體浸滲充分，與纖維復合良好，材料無分層現象。纖維布鋪層均勻、平整，沒有褶皺，纖維束沒有折斷現象發生。
二、基體合金元素分布
利用SEM背散射電子成像對復合材料進行微觀組織形貌觀察時，發現在纖維與基體的界面處呈現白亮色，可能是重金屬元素在該區域的富集。進一步分析纖維及周圍區域元素的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明顯的峰值，而從面掃描圖上也能發現了Nd的特殊亮點。從而進一步證實了基體合金中稀土元素Nd在纖維與基體界面處確實發生了富集現象，但具體的物質形態需進一步確定。
三、界面TEM組織觀察與分析
在SEM分析中發現元素Nd纖維與基體界面處富集，但具體的物質形態無法確定，本節采用TEM方法對復合材料的界面組織進行詳細分析。Mg12Nd為不連續塊狀分布，尺寸很小，一般約為幾十納米。根據電子衍射分析，求得Mg12Nd為體心正方晶體結構，其點陣常數為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構，這些表面能較高的小條帶為非均勻形核提供了有利條件。為降低材料結構的系統能量，基體析出相Mg12Nd優先在纖維表面形核并長大。由于纖維與Mg不潤濕，而且基體合金元素與石墨纖維之間不存在界面反應，基體合金與纖維僅僅是機械結合的方式，一般界面結合很弱，而大量的Mg12Nd在界面處富集，必將改善纖維與基體的界面結合狀態，增強界面結合強度，減少復合材料中的初始裂紋，提高復合材料的力學性能和尺寸穩定性。通過TEM組織觀察發現，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。之所以出現這種現象，是因為基體中總的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為Mg12Nd析出提供的Nd的量就會減少。
四、復合材料中位錯分布
在鑄態復合材料纖維與基體之間的界面及近界面區存在大量的位錯。這些位錯在界面處堆積和纏結在一起，大量位錯存在的區域會形成一層殘余應變層。復合材料中產生位錯有兩種原因：一種是基體的塑性變形導致的位錯增殖，另一種是界面為協調基體和增強體兩相的變形而形成的錯配位錯。而對于纖維與纖維之間的狹窄基體區，由于纖維約束了基體的變形，形成的位錯屬于熱錯配位錯的可能性更大，存在于該狹窄區的殘余應力主要來自兩邊所夾界面張應力以及垂直于界面方向的壓應力。高密度位錯的存在可以強化基體，同時如何減小殘余應力和釘扎阻礙位錯的運動，對于提高復合材料的尺寸穩定性尤為重要。
五、本文結論
(1)復合材料組織致密，沒有明顯的孔洞、裂紋等缺陷，纖維與基體結合良好；SiC顆粒主要成帶狀分布，部分顆粒滲入到纖維束內部；纖維織物增強復合材料中纖維布鋪層均勻、平整，沒有褶皺，纖維束沒有折斷現象發生。
(2)復合材料中，基體合金的Nd元素會在纖維與基體之間的界面處發生明顯的富集。進一步分析表明，在纖維與基體鎂合金的界面處析出不連續分布的塊狀Mg12Nd相，尺寸量級約為幾十納米。
(3)鑄態復合材料纖維與基體之間的界面及近界面區的基體中存在高密度的位錯。
以上就是正航儀器就Grf/ZM6復合材料的微觀組織進行的試驗探討，更多資料，歡迎繼續關注，我們長期更新連載。http://www.805543.com
相關信息
粵公網安備 44190002001231號