鎂基復(fù)合材料的研究在過(guò)去四十年中因其重量輕、強(qiáng)度重量比高、延展性、硬度、耐磨性和生物降解性而實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)增長(zhǎng)。鎂基材料目前的目標(biāo)是在汽車、航空航天、電子、體育和生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用。

對(duì)鎂基納米復(fù)合材料進(jìn)行深入研究的驅(qū)動(dòng)力是利用它們來(lái)緩解全球變暖，能源消耗以及土地，空氣和水的毒性。納米長(zhǎng)度尺度的增強(qiáng)層的存在導(dǎo)致晶粒細(xì)化，導(dǎo)致霍爾-佩奇增強(qiáng)和奧羅文增強(qiáng)，因?yàn)榇嬖谥睆叫∮?00nm的納米顆粒纖維。

鎂基復(fù)合材料由鎂及其合金作為基體，添加一些強(qiáng)化材料形成的一類材料，其具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、剛性好等優(yōu)良性能，因此在航空、航天、汽車等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，在潮濕、高溫及一些惡劣環(huán)境下，鎂基復(fù)合材料往往易受到腐蝕影響，從而降低其使用壽命和安全性。因此，提高鎂基復(fù)合材料的耐腐蝕性能是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。

以MgO為添加劑制備的鎂基復(fù)合材料能夠有效地提高復(fù)合材料的耐腐蝕性能，這是因?yàn)镸gO不僅可以占據(jù)復(fù)合材料中的孔隙，從而使得復(fù)合材料的致密性增加，還能夠促進(jìn)復(fù)合材料表面形成一層致密的氧化膜。研究表明，當(dāng)MgO含量為3%時(shí)，復(fù)合材料的耐腐蝕性能達(dá)到佳，MgO含量過(guò)高或過(guò)低時(shí)，復(fù)合材料的耐腐蝕性能均會(huì)降低。

鎂合金由于良好的生物相容性和可生物降解性，密度和彈性模量與人骨相近，在生物醫(yī)療領(lǐng)域備受關(guān)注。此外，鎂資源豐富，是人體所需的微量元素之一，開采價(jià)格低廉而被認(rèn)為是有價(jià)值的生物材料之一。然而鎂的電極電位低(-2.37V)，作為植入體，鎂合金基體與第二相之間因電位差易發(fā)生電偶腐蝕，α-Mg為陽(yáng)極，使得鎂合金在骨愈合之前過(guò)早的喪失其結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。因此提高鎂合金的腐蝕性能是其在醫(yī)療領(lǐng)域獲得良好應(yīng)用的前提。在鎂合金中添加增強(qiáng)體可有效提高鎂合金的綜合性能。石墨烯是由一層六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)的碳原子雜化構(gòu)成的，同時(shí)具有出色的抗?jié)B透性，可以在基體與腐蝕介質(zhì)之間形成保護(hù)膜，從而阻止腐蝕介質(zhì)與材料基體界面處的電子交換，進(jìn)而提高材料的耐腐蝕性能。因此利用石墨烯的抗?jié)B透性有望提高鎂合金的耐蝕性。
采用半固態(tài)注射成型鑄造技術(shù)制備了石墨烯/鎂復(fù)合材料。以AZ91D鎂合金為基體材料，Gnps作為增強(qiáng)體；AZ91D鎂合金顆粒是由鑄錠經(jīng)過(guò)顆粒粉碎機(jī)粉碎制成，顆粒呈現(xiàn)不規(guī)則棒狀，長(zhǎng)3~6mm，長(zhǎng)寬比約為5:1，表1為AZ91D合金的具體成分。石墨烯納米片/鎂(Gnps/ AZ91D)復(fù)合材料制備流程包括混料，填料，加熱攪拌，高速注射成形等步驟。，分別將5kg的AZ91D鎂合金顆粒和相應(yīng)質(zhì)量的Gnps(Gnps的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0，0.3%，0.6%，0.9%)加入V型混料機(jī)進(jìn)行混料，混料機(jī)轉(zhuǎn)速為20r/min，時(shí)間為30min。其次是將混合好的AZ91D鎂合金顆粒與Gnps加入鎂合金注射成型機(jī)的料斗中；然后混合料在料管的螺旋攪拌及料管不同區(qū)域加熱下形成混合漿料；模溫機(jī)對(duì)模具加熱，待模具達(dá)設(shè)定溫度后對(duì)其噴涂涂料，然后合模，合模壓力達(dá)到設(shè)定值后，沖頭將混合漿料高速射出，充滿整個(gè)模具型腔，并保壓；開模取出鑄件后隨室溫冷卻。將不同Gnps含量的鑄件放在熱處理爐中進(jìn)行固溶處理，加熱溫度為400℃保溫時(shí)間為24h。
AZ91D中的第二相為Mg17Al12相，其腐蝕電位為-1.233 V，鎂基體相，在溶液中易與鎂基體形成微電偶，導(dǎo)致微電偶腐蝕的發(fā)生。腐蝕裂紋的數(shù)量及分布也存在明顯差異，Gnps含量為0.6%時(shí)點(diǎn)狀第二相的數(shù)量少，對(duì)應(yīng)的腐蝕裂紋也少，順序從小到大依次為Gnps含量為0.6%，0.3%，0.9%，0這也對(duì)應(yīng)著耐腐蝕性能的大小。這與電化學(xué)所得出的結(jié)論相一致。