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碳纳米管(CNTs)因具有高的强度和弹性模量而被广泛应用于改善镁合金的力学性能,而稀土元素通过改善微观组织中各个相的形貌变化和分布也被广泛应用。因此,CNTs和稀土 Pr作为增强相被用于制作镁基复合材料。本文采用TiO2包覆CNTs和粉末冶金法改善CNTs在AZ91镁合金中的分散性及与基体的界面结合强度,并通过添加稀土 Pr和T6热处理来改善AZ91-TiO2@CNTs复合材料的耐腐蚀性能。通过球磨、真空热压烧结制备出了AZ91、AZ91-Pr、AZ91-Pr-1.0 wt.%CNTs、AZ91-Pr-TiO2@xCNTs(x=0.5,1.0 和 1.5 wt.%),并通过对比分析了微观组织、显微硬度和腐蚀性能变化情况。主要结论如下:(1)在AZ91合金中添加1 wt.%的稀土 Pr和CNTs,合金中的α-Mg相能够得到细化,β-Mg17Al12相有所减少和均匀的在基体的分布,且晶界处存在着少量团聚的CNTs。AZ91-Pr复合材料中形成的稀土金属间化合物为Al11Pr3相。AZ91-Pr(78.2HV)和AZ91-Pr-CNTs(82.4HV)复合材料的显微硬度,相对于基体而言分别提高了 8.6%和14.4%。AZ91-Pr的自腐蚀电流密度相较于基体(0.24 mA·cm-2)而言降低了 37.5%,相较于AZ91-Pr-CNTs复合材料(0.23 mA·cm-2)而言降低了 34.8%。CNTs添加改善了 AZ91合金的显微硬度,但使合金的腐蚀性能变差。稀土 Pr的添加使AZ91的显微硬度和腐蚀性能均有所改善。(2)将包覆TiO2的CNTs添加到AZ91-Pr复合材料中,复合材料的显微组织和显微硬度均在添加量为1 wt.%时改善效果达到最佳,显微硬度达到最佳值为86.1 HV,腐蚀电流密度为0.21 mA·cm-2。TiO2@CNTs可以使CNTs得到很好的分散,并在一定程度上提高了 AZ91-Pr-CNTs复合材料的显微硬度和耐腐蚀性能。(3)将AZ91-Pr-1.0 wt.%TiO2@CNTs复合材料进行T6热处理,复合材料的微观组织的分布及α-Mg相的细化效果在时效12 h时达到最佳,其腐蚀电流密度为0.16 mA·cm-2,这说明热处理可以有效改善复合材料的耐腐蚀性能。(4)添加稀土 Pr、包覆TiO2和热处理有利于CNTs在基体中更好的分散以及使合金中α-Mg和β-Mg17Al12相更加细化和改善其在晶界处的分布,使合金在腐蚀过程中局部电势降低,不会形成巨大的腐蚀坑。CNTs的加入增强合金的表面电势,会在合金中形成较强的微电偶腐蚀,而稀土 Pr的添加在合金中形成Al11Pr3相,在一定程度上会阻碍CNTs与镁基体之间微电偶腐蚀的发生。因此,选择热处理后的AZ91-Pr-1.0 wt.%TiO2@CNTs复合材料作为AZ91合金改性后的选材,不仅显著提高合金的显微硬度,也在一定程度上改善合金的腐蚀性能。