合金元素對Mg-8Li系雙相合金微觀組織和力學(xué)性能的影響.pdf

1、鎂鋰合金是目前已知的密度最小的金屬結(jié)構(gòu)材料，也是目前材料科研和應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點。鎂鋰合金不僅在比強度、比剛度方面表現(xiàn)卓越，而且還有良好的加工性能、焊接性能、較好的電磁屏蔽性能、抗震阻尼、導(dǎo)熱率等諸多優(yōu)點，在航空航天、國防軍事方面有著廣泛的需求，在汽車工業(yè)、電子3C、醫(yī)療器械等領(lǐng)域也有這廣闊的應(yīng)用前景。但是，鎂鋰合金絕對強度偏低，熱力學(xué)穩(wěn)定性差、材料制備的昂貴和困難等缺點，使得鎂鋰合金的實際應(yīng)用受到制約。對鎂鋰合金的強化和熱力學(xué)穩(wěn)定性展

2、開研究具有重要的科研價值和實際意義。
　　本論文選擇兼具較好的強度、塑性，同時有著良好減重效果的雙相Mg-8Li合金作為基礎(chǔ)合金，通過添加 Al、Zn、Nd、鈰鑭稀土等合金元素制備了Mg-8Li-3Al-2Zn-xNd，xRE系列合金。通過添加Zn、Gd元素制備了Mg-8Li-xZn-yGd合金，并對相應(yīng)成分合金進(jìn)行了擠壓。本文利用金相顯微鏡、XRD、SEM、電子萬能實驗機(jī)等分析手段對合金的微觀組織、拉伸性能及斷裂行為進(jìn)行了分析，

3、研究了合金元素以及擠壓變形對鎂鋰合金微觀組織和力學(xué)性能的影響。并對不同稀土元素含量的鑄態(tài)Mg-8Li-3Al-2Zn-xRE合金的時效行為進(jìn)行了研究。
　　實驗結(jié)果表明，Mg-8Li-3Al-2Zn的基體主要由α-Mg、β-Li兩相組成，合金中同時生成了 AlLi和 MgLi2Al相，密度不超過1.57g/cm3，屈服強度和抗拉強度分別為160MPa和227MPa，延伸率達(dá)到18%左右，顯示了較好的綜合力學(xué)性能。在加入0.5%Nd

4、元素后，合金的α-Mg相得到細(xì)化，并且由枝晶狀變?yōu)闂l狀，生成了不規(guī)則形狀的Al2Nd相，合金除屈服強度提高10MPa外，延伸率、抗拉強度沒有明顯的變化。熱擠壓工藝使得合金出現(xiàn)了動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象，合金的性能提高明顯，Mg-8Li-3Al-2Zn抗拉強度提高到接近250MPa，延伸率提高到24%。
　　在 Mg-8Li-3Al-2Zn-0.5Nd的基礎(chǔ)上，研究了鈰鑭混合稀土 RE對鑄態(tài)合金組織性能的影響，發(fā)現(xiàn)，隨著RE的增加，合金中的α

5、-Mg相被細(xì)化，占比減少，而基體中出現(xiàn)了大量的Al-RE相，在合金中，Al-Ce相、Al-La相、Al-Nd相不單獨存在，而是聚在一起形成塊狀相，或網(wǎng)狀相。隨著RE添加量的增加，合金的強度逐漸下降，延伸率逐漸上升，Mg-8Li-3Al-2Zn-0.5Nd-3RE的延伸率超過了Mg-8Li的延伸率，達(dá)到35%以上。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的主要原因是RE元素對合金組織的細(xì)化作用，并且由于生成Al-RE相導(dǎo)致的固溶在基體內(nèi)的Al元素大量減少，中和了有A

6、l-RE金屬間化合物的增加帶來的合金塑性降低的影響。對鑄態(tài)合金在不同溫度下的時效行為進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，鑄態(tài)Mg-8Li-3Al-2Zn及相應(yīng)添加稀土的合金試樣在時效條件下硬度、相組成變化較小，熱力學(xué)穩(wěn)定性較佳。
　　在對 Mg-8Li-x(3Zn-Gd)合金的研究中發(fā)現(xiàn)，Zn、Gd元素的添加極大地細(xì)化了Mg-8Li細(xì)長枝晶狀的α-Mg相，隨著 Zn、Gd的添加，合金的密度逐漸增加，生成的準(zhǔn)晶相I相和W相逐漸由彌散分布變?yōu)榫奂讦?L

7、i相晶界上的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在固溶強化和彌散強化的作用下，合金強度隨元素含量的增加而上升，其中鑄態(tài)Mg-8Li-9Zn-3Gd合金抗拉強度最高，達(dá)到259MPa左右，但是合金延伸率降至4.6%，合金也由塑性斷裂變?yōu)榻饫頂嗔?。擠壓變形對提高M(jìn)g-8Li和Mg-8Li-3Zn-1Gd的強度、有明顯的幫助，尤其Mg-8Li-3Zn-1Gd在擠壓后延伸率超過了Mg-8Li，達(dá)到44.2%，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因是合金元素對Mg-8Li晶粒的細(xì)化以及擠壓過