背景及概述[1][2]
氮化鎂的化學(xué)式Mg3N2，綠黃色粉末或塊狀物，相對(duì)密度為2.712，800℃時(shí)分解，在真空中700℃時(shí)升華，氮化鎂為離子型化合物，在水中迅速水解。溶于酸，不溶于乙醇：
氮化鎂的用途十分廣泛。氮化鎂在制備高硬度、高熱導(dǎo)、耐磨、耐腐蝕、耐高溫的新型陶瓷材料氮化硼、氮化硅的固相反應(yīng)中是不可缺少的燒結(jié)助劑；氮化鎂在核燃料的回收、鎂合金熔體的凈化和在生成 hBN 反應(yīng)中的催化等方面都有重要的作用。另外Mg3N2作為添加劑可以有效的脫硫增礬，從而提高鋼材的密度、強(qiáng)度、拉力及承受力。
制備[2]
目前氮化鎂的制備主要方法有鎂粉直接與氮?dú)夥磻?yīng)法、鎂在氮等離子流中與氮反應(yīng)法、在氮?dú)夥障骆V線(xiàn)圈爆炸法、低壓化學(xué)氣相成積法、自蔓延高溫合成法、納米氮化鎂合成法等；最近G. Soto等人采用脈沖激光淀積的方法，在分子氮的環(huán)境中在 Si 襯底上制備同不同 Mg∶N 配比的無(wú)定型的氮化鎂薄膜。這些方法因或成本高、或工藝流程長(zhǎng)、或設(shè)備操作復(fù)雜、或氮化鎂的產(chǎn)率比較低等缺點(diǎn)，而限制了其工業(yè)化的生產(chǎn)。
雖然鎂粉直接與氮?dú)夥磻?yīng)有工業(yè)價(jià)值，但氮化鎂粉末的生產(chǎn)需要較高的反應(yīng)溫度和較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，且顆粒的形狀不完整又容易結(jié)塊，達(dá)不到工業(yè)質(zhì)量要求。由于 NH3比 N2更易分解成為帶有斷鍵的N-，并且分解出的H2對(duì)MgO 的形成有抑制作用，故可以用氨氣作為氮源。陳發(fā)勤等以液氨為氮源，采用鎂粉直接氮化法制備氮化鎂粉末，可以得出以下結(jié)論：通過(guò)熱力學(xué)分析可知液氨比氮?dú)飧菀着c鎂粉反應(yīng)而制備氮化鎂；在600℃、氨氣氣氛下保溫1h，然后升溫到800℃，氨氣流量500ml/min，氮化時(shí)間1h，可以制備出純度高、粉末粒子均勻的高質(zhì)量氮化鎂粉末 。
應(yīng)用 [3]
鎂及鎂合金是迄今在工程應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，近年來(lái)變形鎂合金的塑性 成形技術(shù)已經(jīng)成為世界鎂工業(yè)的重要研究領(lǐng)域，鎂基合金在能源短缺的未來(lái)將占有更加重要的地位。目前，鎂基合金在航空航天、汽車(chē)、電子產(chǎn)品、建筑工業(yè)以及日常生活中都是不可或缺的重要材料。但是鎂基合金在應(yīng)用廣泛的同時(shí)也存在著自身的弱點(diǎn)，如硬度、強(qiáng)度較低，同時(shí)熔點(diǎn)也比鋼等常用金屬低。如何提高鎂合金的塑性成形能力已成為鎂合金研究的 熱點(diǎn)，因此，尋求有良好的硬度、強(qiáng)度的同時(shí)，又具有高的比強(qiáng)度和比剛度，具有重要的學(xué)術(shù)與工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
近年來(lái)隨著開(kāi)發(fā)高端其產(chǎn)、機(jī)電產(chǎn)品的要求，對(duì)鎂基合金的力學(xué)性能的要 求需要進(jìn)一步提高，采用顆粒增強(qiáng)鎂基合金材料能夠同時(shí)發(fā)揮鎂基合金基體與增強(qiáng)相的優(yōu) 勢(shì)，顯著提高鎂基合金的強(qiáng)度、彈性模量、硬度及耐磨性。同時(shí)顆粒增強(qiáng)鎂基合金材料因其 成本低廉，強(qiáng)度、剛度高，在先進(jìn)制造等現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
基于上述目的，采用在鎂基合金中添加無(wú)毒、無(wú)污染的氮化鎂-納米管顆粒來(lái)增強(qiáng)鎂基合金材料的強(qiáng)度，獲得良好的韌性和硬度，同時(shí)，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能得到有效提高?；w材料鎂基合金的化學(xué)成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：鎂Mg：90-98，剩余成份為鋁Al。針對(duì)鎂基合金性能提高的專(zhuān)利，我國(guó)現(xiàn)有的鎂基合金在專(zhuān)利200880017616.2中，通過(guò)添加銦、鈧、釔等貴金屬和2-3%的稀土金屬，熔煉完畢后試樣晶粒尺寸小于或等于3微米，該發(fā)明添加貴金屬元素含量較多=高，制造成本高昂。在專(zhuān)利201210324168.9 中，選擇具有提高M(jìn)g合金非晶化形成能力的（Er,Cu,Ag）作為合金化元素，選用普通熔鑄和熱擠壓方法制備該合金材料，再經(jīng)過(guò)熔鑄和擠壓獲得鎂基合金。上述合金均有稀有金屬的添加，雖然能提高鎂基合金材料 的韌性、硬度和耐磨性，但是增加了鎂基合金的熔煉成本，同時(shí)，要達(dá)到更高的強(qiáng)度和耐磨性，需要進(jìn)一步進(jìn)行深入研究。
CN201610474622.7提出了一種加工工藝穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低廉、無(wú)污染排放、可在常規(guī)熔煉條件下組織生產(chǎn)的氮化鎂-碳納米管顆粒增強(qiáng)鎂基合金材料的制備方法， 較傳統(tǒng)的鎂基合金材料的強(qiáng)度、韌性、硬度和耐磨性大幅提升。因此，通過(guò)添加氮化鎂-碳納米管顆粒反應(yīng)增強(qiáng)鎂基合金材料力學(xué)性能的目的。
主要參考資料
[1] 中國(guó)中學(xué)教學(xué)百科全書(shū)·化學(xué)卷
[2]陳發(fā)勤,譚敦強(qiáng),李建國(guó),陳強(qiáng).氣流法制備氮化鎂工藝研究[J].粉末冶金工業(yè),2010,20(04):15-18.
[3]CN201610474622.7 一種氮化鎂?碳納米管顆粒增強(qiáng)鎂基合金材料的制備方法