综述：可变形钛增强镁基复合材料的潜力：制备、表征与性能评价综述

这篇综述系统总结了可变形钛(Ti)增强镁基复合材料(MMCs)的最新进展，重点探讨了Ti-Mg界面变形不相容性引发的应变梯度与几何必需位错(GNDs)积累机制，及其对材料应变硬化、延展性和功能特性（如耐磨性、导热性）的影响，为航空航天、汽车电子等领域的轻量化材料设计提供了重要参考。

　　

可变形钛增强镁基复合材料的突破与挑战

引言

镁(Mg)及其合金因其密度低、比强度高，成为轻量化结构的理想选择，但力学性能不足限制了其应用。钛(Ti)增强镁基复合材料通过界面协同变形和位错调控，实现了强度与塑性的协同提升，成为材料领域的研究热点。

制备工艺进展

Ti-Mg复合材料的制备分为固-液复合法（如半固态搅拌铸造、无压浸渗）和固态法（如粉末冶金、热压烧结）。其中，粉末冶金能精确控制Ti分布，而搅拌铸造适合大规模生产。3D打印结合无压浸渗的新工艺可制备高Ti含量（50 vol.%）的复合材料，但界面脆性相的形成仍是挑战。

界面特性与强化机制

Ti与Mg的润湿角仅31°，远低于陶瓷增强体（如TiC的110°），促进了强界面结合。在Mg-Al-Zn体系中，Ti与Al反应生成TiAl₃等金属间化合物，形成半共格界面；而Mg-RE（稀土）体系中，Mn、Zr等元素的扩散层（如MnTi）进一步强化界面。通过Cu/Al-Zn复合涂层可优化界面，使双金属剪切强度提升至67.4 MPa。

力学性能突破

室温拉伸中，6 wt.% Ti/WE43复合材料展现出337 MPa抗拉强度和15.1%延伸率；压缩性能方面，15 at.% Ti/AZ31的极限强度达512 MPa。Ti颗粒通过协调变形和异质变形诱导(HDI)强化，抑制局部应变集中，延长材料寿命。高温下（300°C），TiNi形状记忆合金纤维增强体因马氏体相变产生压应力，使复合材料在423K时强度提升87 MPa。

功能特性拓展

Ti的引入使Mg-RE复合材料导热率提升至83 Wm^-1K^-1（200°C），电磁屏蔽效能提高9%。但Ti-Mg电偶腐蚀会加速基体溶解，TC4/AZ91D的腐蚀速率（38.27 mm/年）低于纯Ti增强（49.13 mm/年），表明合金化Ti更具应用潜力。

未来展望

当前研究需深入探索界面产物形貌对性能的调控机制，开发兼顾相变塑性的本构模型，并拓展复合材料在低空经济（如无人机结构件）中的应用。通过多尺度界面设计，Ti-Mg复合材料有望成为下一代轻量化多功能材料的核心候选。