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(jìn)程的推進(jìn)和傳統(tǒng)金屬資源的日益貧化，加之國(guó)際大環(huán)境對(duì)金屬結(jié)構(gòu)件節(jié)能減排和輕量化的要求越來(lái)越強(qiáng)烈，鎂合金作為一種輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，它的開發(fā)應(yīng)用成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)。鎂鋰合金作為迄今為止最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，以其比較高的比強(qiáng)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(diǎn)，成為航空航天、兵器工業(yè)、核工業(yè)、汽車、3C和醫(yī)療領(lǐng)域比較理想且具有很大發(fā)展?jié)摿Φ慕Y(jié)構(gòu)材料。但其絕對(duì)強(qiáng)度低、耐蝕性和高溫蠕變性能差等不足

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

3、。隨后對(duì)合金進(jìn)行擠壓試驗(yàn)，以探求擠壓變形和熱處理工藝對(duì)合金微觀組織和力學(xué)性能的影響。具體的研究結(jié)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(xì)化，α-Mg相含量有所降低，Mg17Al12相和AlLi相逐漸被新生硬質(zhì)Mg2Si相取代。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)合金中的Si含量較高時(shí)，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(duì)鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-xSi合金的拉伸試驗(yàn)結(jié)果顯示：合金中添加Si后，合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度有很大的提高，呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)，合金的延伸率一直降低。當(dāng)合金中的Si含量為0.1％，其強(qiáng)度達(dá)到最大值，分別為182.5MPa和136.8MPa，增幅分別達(dá)59.6%和52.6%，合金的延伸率為12.1%。
　　③通過(guò)對(duì)鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-0.5Si合金的熱力模擬試驗(yàn)結(jié)果研究分析，發(fā)現(xiàn)，合金在熱變形過(guò)程中，其流變應(yīng)力會(huì)

5、隨變形溫度的升高而降低，隨應(yīng)變速率的升高反而降低，且在變形過(guò)程中伴有明顯的動(dòng)態(tài)回復(fù)再結(jié)晶現(xiàn)象。結(jié)合相關(guān)的研究，考慮變形溫度和應(yīng)變速率合金性能的影響，本試驗(yàn)將接下來(lái)合金的擠壓溫度定為260oC。
　?、軐?duì)鑄態(tài) Mg-9Li-3Al-xSi合金進(jìn)行擠壓試驗(yàn)，研究結(jié)果表明：擠壓過(guò)后，相對(duì)鑄態(tài)合金而言，合金的成分沒(méi)有發(fā)生變化，擠壓過(guò)程中發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，組織明顯被細(xì)化，α-Mg相被擠碎，沿?cái)D壓方向被擠成長(zhǎng)條狀，Mg2Si相也被擠碎，在沿?cái)D

6、壓方向在α-Mg相和β-Li相相界處相對(duì)彌散的分布。擠壓態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率都有很大提高。其中，當(dāng)Si含量為0.5%時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度達(dá)到最大值，分別為244MPa和195MPa，延伸率增長(zhǎng)為12.8%。
　　⑤擠壓態(tài)Mg-9Li-3Al-0.5Si合金進(jìn)行熱處理后的結(jié)果顯示：合金的組織分布更均勻，350oC熱處理溫度下，抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度分別到達(dá)262Mpa和208.7Mpa，而延伸率也提高到16.64%。