新型Mg-Li-Al-Si合金制備及組織性能研究.pdf

1、隨著全球工業(yè)化進程的推進和傳統(tǒng)金屬資源的日益貧化，加之國際大環(huán)境對金屬結構件節(jié)能減排和輕量化的要求越來越強烈，鎂合金作為一種輕質結構材料，它的開發(fā)應用成為各國研究的熱點。鎂鋰合金作為迄今為止最輕的金屬結構材料，以其比較高的比強度、比剛度、優(yōu)良的抗高能粒子穿透能力和抗震性能，易切削加工和易回收等一系列優(yōu)點，成為航空航天、兵器工業(yè)、核工業(yè)、汽車、3C和醫(yī)療領域比較理想且具有很大發(fā)展?jié)摿Φ慕Y構材料。但其絕對強度低、耐蝕性和高溫蠕變性能差等不足

2、使它的應用受到了極大的限制。因此，許多研究者希望能通過在鎂鋰合金中添加合金元素或者不同的熱加工工藝來提高合金的綜合性能。
　　本文以研究的相對比較成熟的Mg-9Li-3Al合金為基礎，通過對摻法制備了不同 Si含量的 Mg-9Li-3Al-xSi合金，并利用光學顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、拉伸試驗機等對鑄態(tài)合金的微觀組織和力學性能進行研究。通過熱壓縮試驗研究合金的熱變形行為，制定合理的擠壓工藝

3、。隨后對合金進行擠壓試驗，以探求擠壓變形和熱處理工藝對合金微觀組織和力學性能的影響。具體的研究結果如下：
　?、勹T態(tài)Mg-9Li-3Al合金組織主要α-Mg、β-Li、Mg17Al12和少量的AlLi相組成，添加Si后，合金的組織明顯得到細化，α-Mg相含量有所降低，Mg17Al12相和AlLi相逐漸被新生硬質Mg2Si相取代。研究發(fā)現(xiàn)當合金中的Si含量較高時，α-Mg相粗化，且在相界處出現(xiàn)塊狀和漢字狀的Mg2Si相。
　　

4、②對鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-xSi合金的拉伸試驗結果顯示：合金中添加Si后，合金的抗拉強度和屈服強度有很大的提高，呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，合金的延伸率一直降低。當合金中的Si含量為0.1％，其強度達到最大值，分別為182.5MPa和136.8MPa，增幅分別達59.6%和52.6%，合金的延伸率為12.1%。
　?、弁ㄟ^對鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-0.5Si合金的熱力模擬試驗結果研究分析，發(fā)現(xiàn)，合金在熱變形過程中，其流變應力會

5、隨變形溫度的升高而降低，隨應變速率的升高反而降低，且在變形過程中伴有明顯的動態(tài)回復再結晶現(xiàn)象。結合相關的研究，考慮變形溫度和應變速率合金性能的影響，本試驗將接下來合金的擠壓溫度定為260oC。
　?、軐﹁T態(tài) Mg-9Li-3Al-xSi合金進行擠壓試驗，研究結果表明：擠壓過后，相對鑄態(tài)合金而言，合金的成分沒有發(fā)生變化，擠壓過程中發(fā)生了動態(tài)再結晶，組織明顯被細化，α-Mg相被擠碎，沿擠壓方向被擠成長條狀，Mg2Si相也被擠碎，在沿擠

6、壓方向在α-Mg相和β-Li相相界處相對彌散的分布。擠壓態(tài)合金的抗拉強度、屈服強度和延伸率都有很大提高。其中，當Si含量為0.5%時，合金的抗拉強度和屈服強度達到最大值，分別為244MPa和195MPa，延伸率增長為12.8%。
　?、輸D壓態(tài)Mg-9Li-3Al-0.5Si合金進行熱處理后的結果顯示：合金的組織分布更均勻，350oC熱處理溫度下，抗拉強度屈服強度分別到達262Mpa和208.7Mpa，而延伸率也提高到16.64%。