Ce對Mg-8Li-3Al合金固溶時效行為的影響.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)，現(xiàn)代工業(yè)對材料輕量化要求越來越高。鎂鋰合金作為世界上最輕的金屬材料，因為具有低密度、高的比強度和比剛度、并具有良好的切削加工性能、電磁屏蔽性能、阻尼減震性能和易于回收利用等優(yōu)點，使其在航空航天、軍事、汽車、核工業(yè)等領(lǐng)域備受矚目。然而，常見的鎂鋰合金如Mg-Li-Al系三元合金存在組織和性能不穩(wěn)定的問題。主要是因為亞穩(wěn)定相MgLi2Al易在室溫下或者在50℃時轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的AlLi相，而AlLi相為軟化相。所以，本文提出往Mg

2、-8Li-3Al(LA83)合金中添加稀土元素Ce，通過稀土元素Ce與Al元素的優(yōu)先結(jié)合，以抑制合金時效軟化現(xiàn)象的產(chǎn)生。
　　本實驗使用真空熔煉爐制備出Mg-8Li-3Al-xCe(x=0，1，3)合金，系統(tǒng)地研究了Ce的加入對LA83鑄態(tài)合金顯微組織和顯微硬度的影響，并在此基礎(chǔ)上，對Mg-8Li-3Al-xCe(x=0，1，3)合金的固溶過程和時效過程進(jìn)行了深入的研究。主要實驗結(jié)論如下：
　　1、鑄態(tài)LA83合金由α-Mg

3、、β-Li、AlLi、MgLi2Al四種相組成。隨著Ce的加入， AlLi相消失，MgLi2Al相減少，并生成AlCe和Al2Ce兩相。當(dāng)Ce加入量為1wt.％時，細(xì)化組織效果最好，生成的AlCe和Al2Ce兩相分布彌散，合金整體硬度、α相和β相硬度在三種成分合金中最高，強化效果最好。
　　2、在LA83合金的固溶過程中，300℃×2h固溶處理過程能使合金中的β相中的MgLi2Al相完全固溶進(jìn)基體中，α相中析出細(xì)小片晶狀的AlLi

4、相。370℃×1h固溶處理過程能使合金中的β相中的AlLi相完全固溶進(jìn)基體中，β相中析出細(xì)小片晶狀的MgLi2Al相。在LA83-1Ce合金和LA83-3Ce合金的固溶過程中，當(dāng)固溶參數(shù)為420℃×0.5h時， LA83-1Ce合金和LA83-3Ce合金中的MgLi2Al相均能完全固溶進(jìn)基體中。在整個固溶過程中，合金中的AlCe和Al2Ce相熱穩(wěn)定性較好，并不能完全固溶。
　　3、Mg-8Li-3Al-xCe(x=0，1，3)合金

5、固溶過程中，合金的整體硬度隨時間的增加而增加。LA83合金固溶過程的α相硬度隨時間的增加而增加，LA83-1Ce和LA83-3Ce兩種合金固溶過程α相的硬度隨固溶溫度的增加有所下降。三種合金β相的硬度隨時間的增加而增加，當(dāng)固溶時間過長時，合金β相的硬度會有一定的下降。其中， Mg-8Li-3Al-xCe(x=0，1，3)合金370℃和420℃固溶過程中合金整體硬度變化規(guī)律一樣，在同一固溶參數(shù)下，隨著Ce含量的增加，LA83合金的整體硬度

6、減少，這是因為合金中MgLi2Al相析出強化作用減弱導(dǎo)致的。Mg-8Li-3Al-xCe(x=0，1，3)合金300℃和420℃固溶過程中合金β相硬度變化規(guī)律一樣。在同一固溶參數(shù)下，隨著Ce含量的增加，LA83合金的β相硬度增加，這是由于固溶強化和稀土物相強化共同作用的結(jié)果。
　　4、LA83合金在300℃、370℃和420℃固溶態(tài)時效過程，合金在200℃時效1h時，基體中析出大量的MgLi2Al相。LA83合金在370℃固溶態(tài)時

7、效過程中，在50℃和100℃時效時，β相中會析出AlLi相。LA83-1Ce和LA83-3Ce兩種合金的時效過程中并未析出AlLi相，兩種合金在時效溫度大于100℃時，合金基體中開始析出MgLi2Al相，并且隨著時效溫度的增加，合金基體中析出的MgLi2Al相數(shù)量增多。但較LA83合金的時效過程，析出的MgLi2Al相數(shù)量較少，尺寸較小。
　　5、LA83、LA83-1Ce和LA83-3Ce三種合金時效過程的整體硬度均隨著時效溫度

8、的增加而下降，這是因為時效過程中固溶強化作用減弱導(dǎo)致的。在整個時效過程中，三種合金中α相硬度變化不大。對比于LA83、LA83-1Ce和LA83-3Ce三種合金的50℃時效過程， LA83-3Ce合金的β相硬度值高于前兩者；合金從固溶態(tài)到對應(yīng)的50℃時效態(tài)， LA83-3Ce合金的β相硬度值減幅也較小，這是因為Ce的加入抑制了LA83合金50℃時效過程中AlLi相和MgLi2Al相的析出。再對比于LA83、LA83-1Ce和LA83-3