为了提高镁基复合材料的力学性能，Zn、Zr、Sr、Ca、Nd、Ce、Y、Gd、Mn和Al等常被用作镁基体的合金化元素，Al₂O₃、TiO₂、Y₂O₃、ZnO、ZrO₂、碳化物(SiC、B₄C和TiC)、氮化物(BN、AlN和TiN)、硼化物(TiB₂、ZrB₂)、碳纳米管 (CNT)、石墨烯等被广泛用作镁基复合材料的增强体。表1给出了镁基纳米复合材料的不同制备技术。粉末冶金法能够实现不同种类和更高体积分数的增强体添加，但制造成本高，不适合大规格、复杂形状工件的制备。熔融-搅拌技术制备镁基纳米复合材料工艺简单、价格低廉，但难以实现增强体的均匀分散。DMD法基于雾化熔体的快速凝固，可以产生细小的等轴晶，且孔隙率低，增强体分布更均匀，但难以实现高体积增强体(>3 %的纳米增强相)的引入。压铸技术可用于制造形状复杂的构件，其更快的成形速度有利于增强体的均匀分散。热压技术制备镁基纳米复合材料对增强体分布影响小，但是制备耗时长、易导致晶粒粗大。放电等离子烧结技术制备工艺速度快，纳米粉体没有足够的时间进行粗化和晶粒长大即可固化，可获得无缺陷的复合材料。其他复合材料的制备工艺如挤压、轧制、高压扭转等也被用于对复合材料进行二次加工，以消除铸造缺陷，提高镁基复合材料的强度和致密性。搅拌摩擦加工技术则主要对镁合金表面进行局部组织调控，以产生细晶组织和表面复合材料，被用于金属基复合材料的快速制造。

表1 镁基纳米复合材料制备技术

金属基复合材料的强化机制可分为直接强化和间接强化，其强化效率取决于微观组织和制造工艺，比如在基于粉末工艺制备的纳米复合材料中，晶粒尺寸小；而使用液相法制备的纳米复合材料晶粒尺寸较大。表2总结了已有研究提出的各类强化机制的理论计算方程。镁基纳米复合材料的强化机制包括热错配强化、Orowan强化、细晶强化、载荷传递、加工硬化、固溶强化和模量强化等。不同镁基纳米复合材料的力学性能可以基于表2给出的强化机制对其力学性能进行理论计算。影响复合材料力学性能的增强体参数主要包括增强体尺寸和含量、镁基体中的颗粒间距、颗粒与镁基体的热膨胀系数差等。上述不同强化机制可用于定量确定增强体颗粒对复合材料强度的贡献。根据各种强化机制的贡献，可通过Zhang和Chen等、Clyne等推导的公式计算获得复合材料的协同强化机制。

表2 镁基纳米复合材料的强化机制

对非连续增强的金属基复合材料进行二次加工，能够进一步破碎颗粒团聚、减少或消除孔隙、促进颗粒与镁基体界面结合，提高复合材料的力学性能。例如，热挤压是烧结后的二次加工方法，由于强烈的塑性变形，复合材料中存在大量晶体缺陷，这能够提供更高的储存能，并且颗粒在后续的挤压过程中还可以促进再结晶和第二相的析出。此外，热挤压将显著改善增强体的分布并细化了基体晶粒，有利于增强体-基体界面结合；同时热挤压也改变第二相的分布及其尺寸，第二相也沿着挤压方向形成带状分布，这都将影响复合材料的力学性能。表3给出了经不同加工方法处理后镁基纳米复合材料的力学性能。与未增强的镁基体相比，纳米增强体的引入均显著提高了复合材料力学性能，特别是塑性较镁基体通常具有明显提升；与微米增强体相比，纳米增强体添加量少，具有更高的强化效率。

表3 镁基纳米复合材料的力学性能

晶界滑动是金属和合金蠕变失效的主要机制之一，尤其是在高温条件下。而纳米增强体的引入能够钉扎晶界、阻碍晶界滑动，从而有效提高镁基纳米复合材料的高温蠕变性能。表4为不同温度范围镁合金及复合材料的抗蠕变性能。通常采用抗蠕变性好的镁合金作为基体材料，能够实现最佳的抗蠕变性能。根据基体合金成分划分，Mg-Al基合金（如AZ91、AZ61和AZ31）具有良好的铸造性能和良好的力学性能，但考虑其高温下机械强度和抗蠕变性的大幅下降，其使用工作温度低于120 ℃；镁-铝-锰(AM)、镁-铝-锌(AZ)和镁-铝-硅(AS)系列的合金在工作温度130 ℃以上性能较差，这主要是由于β相的热软化、粗化和溶解导致其强度和抗蠕变性能降低。稀土元素的加入如形成稳定的三元共晶化合物MgZnRE等，能够改善合金的铸造性能和抗蠕变性能。此外，镁基纳米复合材料的使用寿命主要受其疲劳和动态载荷的影响，影响其疲劳性能的因素包括微观结构、合金元素、加载环境、表面改性、增强体特性和制备工艺等。

表4 不同温度范围镁合金及复合材料的抗蠕变性能

新型镁基纳米复合材料的制备能够提供比传统镁基复合材料更高的硬度、拉伸和压缩力学性能、疲劳和抗蠕变性能。该论文综述了不同增强体颗粒对镁基纳米复合材料力学性能的影响，提出了基于增强体颗粒的复合效应预测复合材料力学性能的公式；采用传统（单轴）和纳米压痕技术对比概述了镁合金和镁基纳米复合材料的蠕变和疲劳行为，并展望了纳米颗粒增强镁基纳米复合材料的潜在应用。

（1）虽然已经开发了一些可预测增强体添加对复合材料力学性能影响的模型，但仍需要对其进一步修正，以更深入地理解不同强化机制及其协同作用，从而建立适用于镁基纳米复合材料的理论计算模型；（2）对于需要高抗蠕变性的高温应用领域，纳米颗粒增强镁基纳米复合材料中可能是一种很有前途的替代材料；（3）镁基复合材料的抗疲劳性能取决于许多参数，包括增强体颗粒的特性（尺寸、几何形状、含量等）、基体合金的类型和复合材料制造工艺等。增强体颗粒的引入有助于阻碍裂纹扩展并改善复合材料的疲劳性能：大晶粒尺寸、低强度和缺乏亚结构（即平面滑移）等将导致疲劳性能恶化，且颗粒大小还影响S-N疲劳极限和疲劳裂纹扩展门槛值，小尺寸颗粒则有助于提升复合材料的疲劳性能。