超輕鎂鋰合金微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究.pdf

1、鎂鋰合金是一種超輕合金，其輕質(zhì)的特點(diǎn)是所有工程合金中最為突出的，具有很高的比強(qiáng)度、比剛度，以及優(yōu)良的抗震性能及抗高能粒子穿透能力。由于鋰元素的加入，使得鎂合金的密度進(jìn)一步降低，并且當(dāng)鋰元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過5.7％時(shí)，其品格結(jié)構(gòu)由密排六方(hcp)向體心立方(bcc)轉(zhuǎn)變，使得其塑性變形能力得到顯著提高，這是其他鎂合金所不具有的一個(gè)優(yōu)勢，這種結(jié)構(gòu)可以使鎂鋰合金的常溫下延伸率達(dá)到30％。這些特點(diǎn)使得鎂鋰合金成為航空航天、核工業(yè)、3C產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療器

2、械等領(lǐng)域極具潛力的的結(jié)構(gòu)材料之一。但是鎂鋰合金同時(shí)也具有一些缺點(diǎn)，其中最為突出的是絕對強(qiáng)度的不足，因此提高鎂鋰合金的強(qiáng)度具有重要意義。本課題選用的合金為Mg-8Li-4Al-3Zn-La，由于此合金具有hcp+bcc的雙相結(jié)構(gòu)，因此具有較好的綜合力學(xué)性能，為了進(jìn)一步提高其強(qiáng)度，并同時(shí)分析其微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的變化，對合金做了固溶以及退火處理，同時(shí)對原始態(tài)合金做了軋制處理，對固溶態(tài)合金做了等通道轉(zhuǎn)角擠壓以及高壓扭轉(zhuǎn)處理。采用光學(xué)顯微鏡、掃

3、描電鏡、X射線衍射、能譜儀、背散射衍射、聚焦離子束顯微鏡以及透射電鏡對樣品的的微觀形貌、相分布以及變形組織進(jìn)行了觀察及檢測。利用硬度測試儀、拉伸試驗(yàn)機(jī)對不同熱處理以及變形處理后的樣品力學(xué)性能進(jìn)行測試。通過熱處理以及變形加工使得合金強(qiáng)度得到提高并分析了其微觀結(jié)構(gòu)變化與力學(xué)性能變化之間的關(guān)系。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:由于在鎂鋰合金中加入了Al、Zn、La元素，使得合金中不僅有α-Mg以及β-Li相，還出現(xiàn)了細(xì)小的MgAlLi2相、AlLi

4、相以及Al2La相。這些新相的出現(xiàn)不僅僅提高了合金的綜合力學(xué)性能，而且對于進(jìn)一步的熱處理及變形處理具有較大的影響。
　　經(jīng)過固溶處理以及退火處理后，合金中的析出相產(chǎn)生了顯著的變化，固溶后β相中熔點(diǎn)較低的不穩(wěn)定相MgAlLi2相、AlLi相被固溶進(jìn)入基體，α相變化較小，熔點(diǎn)較高的Al2La相依然存在于相界面處。固溶處理后其強(qiáng)度提高25％，延伸率下降近50％。退火處理后其相組織產(chǎn)生顯著變化，AlLi相增加，β相向α相轉(zhuǎn)變。合金強(qiáng)度略有