发布单位：上海研倍新材料科技有限公司 发布日期：2026-07-22 栏目：技术资讯 / 粉体包覆・金属基复合材料

一、行业痛点：轻量化镁基复合材料界面结合难题

AZ91D 镁合金凭借低密度、高比强度优势，是新能源汽车、航空轻量化构件、3C 结构件核心轻量化基材，但原生材料屈服强度、韧性偏低。 采用 Ti 颗粒作为增强相制备镁基复合材料是主流强化路线，但 Ti 颗粒与镁基体界面相容性差、界面层薄且不均匀，易出现界面脱粘、载荷传递失效，大幅限制复合材料综合力学性能提升，成为行业规模化应用核心瓶颈。上海研倍新材料深耕金属粉体表面包覆、金属基复合材料增强粉体定制领域，依托电爆沉积粉体包覆工艺体系，结合前沿科研成果，解析 Ti 颗粒预包覆 Al 改性界面强化机理，为高性能镁基复合材料粉体原料配套提供成熟技术方案。

二、核心制备工艺：Al-Ti 复合增强颗粒一体化制备

1. 增强粉体改性工艺

采用电爆沉积法，在平均粒径 7 μm 金属 Ti 颗粒表面原位沉积纳米 Al 包覆层，精准控制 Al、Ti 质量配比 2:100，制备均匀包覆 Al-Ti 复合粉体，包覆层完整无局部裸露。

2. 镁基复合材料成型工艺

以 AZ91D 镁合金为基体，分别采用原始 Ti 粉体、Al 包覆改性 Ti 粉体作为增强相（体积分数 5%），搅拌铸造法制备两组对照试样：

1. Tip/AZ91D（未包覆 Ti 颗粒增强镁基复合材料）

2. (Al-Ti) p/AZ91D（Al 预包覆 Ti 颗粒增强镁基复合材料）

三、微观界面与断口性能对比分析

（一）界面形貌与结构差异

1. 未改性 Tip/AZ91D 体系 Ti 与镁基体界面反应产物为扁粒状，界面层厚度仅 100–400 nm，厚度分布不均，界面机械啮合作用弱，拉伸受力易发生界面剥离。

2. Al 包覆改性 (Al-Ti) p/AZ91D 体系 颗粒表面预引入 Al 元素提升界面反应活性，界面产物转变为致密云团状结构，界面层厚度提升至 200–900 nm，厚度近乎翻倍；复杂凹凸界面形成强机械钉扎效应，大幅提升基体与增强颗粒结合力。

两种试样粉体分散均匀，无孔洞、团聚、铸造缺陷，粉体包覆改性仅优化界面反应，不破坏粉体分散性。

（二）断口形貌与断裂机理

• Tip/AZ91D：准解理断裂，断口可见河流纹、浅韧窝，Ti 颗粒与基体包裹程度低，受力易沿界面开裂脱粘；

• (Al-Ti) p/AZ91D：Al-Ti 颗粒被基体与界面化合物完整包裹，界面粗糙咬合紧密；拉伸过程中增强颗粒无开裂失效，厚界面层高效传递外部载荷，有效抑制界面脱粘失效，材料可承受更高极限应力。

四、核心结论：Al 包覆改性实现镁基材料强度跨越式提升

1. 界面结构可控改性 电爆沉积 Al 包覆工艺可定向调控 Ti-Mg 界面反应产物形态，将扁粒状薄层界面转化为厚层云团状强结合界面，从微观结构解决界面相容性短板。

2. 力学性能显著增益 依托优化后的钉扎型界面，(Al-Ti) p/AZ91D 复合材料屈服强度、抗拉强度相较未改性 Ti 增强体系实现同步大幅提升，轻量化承载能力显著增强。

3. 强化机理明确 增厚、凹凸化界面层产生高强度机械钉扎作用，是拉伸性能提升的核心机制，为镁基复合材料高强轻量化开发提供标准化粉体改性思路。

五、研倍新材配套解决方案

上海研倍新材料具备全套金属粉体包覆定制能力，可提供：

1. 定制化 Ti 粉、Al-Ti 复合包覆粉体：可控粒径、包覆厚度、包覆比例，支持小批量试样、工业化量产供货；

2. 粉体表面改性技术开发：电爆沉积、化学镀、气相包覆等多工艺路线匹配不同基体（镁、铝、铜基复合材料）；

3. 粉体检测配套：提供 SEM 形貌、粒径分布、包覆层厚度、成分元素分析完整检测报告；

4. 金属基复合材料粉体应用技术支持，对接高校实验室、新材料企业轻量化构件研发项目。

六、应用前景

该 Ti 颗粒 Al 包覆改性方案适配新能源汽车轻量化底盘 / 电池壳体、航空小型承载构件、轨道交通轻量化配件、高端仪器结构件等 AZ91D 镁合金复合材料场景，有效平衡轻量化与结构强度需求，助力高端装备减重增效。

上海研倍新材料科技有限公司 

主营：高纯金属粉体、粉体表面包覆改性、复合材料增强粉体、难熔合金粉末定制 

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