鎂鋰合金成分和處理工藝對(duì)變形機(jī)制及性能的影響.pdf

1、隨著航空航天、汽車(chē)工業(yè)以及電子等領(lǐng)域?qū)p量化的需求，使得具有密度低、比強(qiáng)度高、電磁屏蔽能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的鎂合金具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，Mg合金的室溫塑性較差是制約其廣泛應(yīng)用的主要因素之一。將Li加入到Mg中形成迄今為止最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料Mg-Li合金可以顯著提高合金的室溫塑性，因此本論文以Mg-Li合金為研究對(duì)象，全面探討其塑性變形機(jī)制。但是 Li的加入同時(shí)使得合金的強(qiáng)度顯著下降不能滿(mǎn)足工業(yè)應(yīng)用的需求，而合金化是提高M(jìn)g-Li合金強(qiáng)度最為

2、有效的方法之一。此外，Mg-Li合金的耐腐蝕性能差也是限制其廣泛應(yīng)用的另外一個(gè)因素，而表面處理是提高 Mg-Li合金耐腐蝕性能最為直接、有效的方法。
　　針對(duì)以上提到的問(wèn)題，本論文主要從提高M(jìn)g-Li基合金強(qiáng)度、塑性及鍍層適應(yīng)性的角度出發(fā)，開(kāi)展了二元、三元和四元Mg-Li基合金的顯微結(jié)構(gòu)、變形機(jī)制及其性能研究，并對(duì)Mg-Li基合金表面化學(xué)鍍鎳磷方法進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：
　　（1）對(duì)于具有α相的Mg-3Li基及Mg-9Li基

3、合金，在熱機(jī)械處理過(guò)程中主要形成基面織構(gòu)，而Mg-9Li基合金的基面織構(gòu)強(qiáng)度較Mg-3Li基合金要弱的多，同時(shí)非基面滑移開(kāi)動(dòng)。Mg-9Li-(6Al)合金中的滑移模式為基面滑移首先開(kāi)動(dòng)，然后錐面滑移開(kāi)動(dòng)，隨著軋制變形量的進(jìn)一步增加，錐面滑移的活度降低；在含Er的Mg-9Li基合金中，非基面滑移主要為柱面滑移。對(duì)于具有β相的Mg-9Li基及Mg-15Li基合金，在軋制變形量為40％時(shí)，二元Mg-9Li合金主要表現(xiàn)為強(qiáng)的ε線(xiàn)織構(gòu)，Mg-15

4、Li合金主要表現(xiàn)為α和ε線(xiàn)織構(gòu)；加入Al后的Mg-9,15Li-6Al合金主要為α，γ，ε及ε線(xiàn)織構(gòu)。隨著軋制變形量增加到75%，所有Mg-9Li基及Mg-15Li基合金都主要為ε、δ及ε線(xiàn)織構(gòu)。相對(duì)于單相的Mg-3Li基、Mg-15Li基合金，雙相的Mg-9Li基合金在變形過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生兩相間的協(xié)同變形使得應(yīng)力在α相與β相的傳播分配，同時(shí)兩相界面對(duì)位錯(cuò)的釘扎和裂紋的擴(kuò)展有很大的阻礙作用，因此雙相Mg-9Li基合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能。

5、r>　?。?）在二元合金基礎(chǔ)上添加Al元素構(gòu)成三元Mg-Li-Al合金顯著提高了合金的強(qiáng)度，但是同時(shí)降低了合金的塑性。這主要與Al的加入形成MgLiAl2，AlLi第二相粒子強(qiáng)化有關(guān)。鑄態(tài) Mg-Li-Al合金呈現(xiàn)出正的拉伸壓縮屈服不對(duì)稱(chēng)性，這主要是由于在拉伸過(guò)程中的{1012}孿生激活應(yīng)力比在壓縮時(shí)的低。另外，隨著Li含量的增加，拉伸/壓縮屈服強(qiáng)度也逐步增加，這主要可歸因于{1012}孿生的臨界剪切應(yīng)力(CRSS)升高；將Er加入到M

6、g-Li-Al合金中構(gòu)成Mg-Li-xAl-xEr合金可以在保持Mg-Li-Al基合金強(qiáng)度的基礎(chǔ)上顯著提高合金的塑性。這主要與 Er的加入弱化了基面織構(gòu)，促進(jìn)了柱面滑移以及形成了均勻分布的細(xì)小AlLi，Al3Er第二相粒子有關(guān)；此外，Er的加入同時(shí)顯著提高了合金的耐腐蝕性能。
　　（3）相對(duì)單向軋制，交叉軋制對(duì)合金有顯著的形變強(qiáng)化作用，這主要?dú)w因于應(yīng)變路徑的改變使得合金中的α相在β相上的分布沒(méi)有規(guī)律，相互交互成網(wǎng)狀，同時(shí)交叉軋制使

7、得第二相粒子數(shù)量增加從而使得強(qiáng)度顯著提高。但是由于基體相的取向無(wú)序，均勻塑性變形受阻，使得塑性顯著下降。
　?。?）單α相 Mg-3Li及(α+β)雙相 Mg-9Li-6Al-6Er合金在拉伸變形后基面織構(gòu){0002}<1100>強(qiáng)度降低，同時(shí)伴隨著弱的{1120}<1100>織構(gòu)組分出現(xiàn)。合金在拉伸加載-卸載過(guò)程的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)中在塑性應(yīng)變?yōu)?%時(shí)有明顯的滯后回線(xiàn)的出現(xiàn)，主要?dú)w因于在卸載過(guò)程中出現(xiàn)的{1012}孿生的滯彈性行為。

8、單相 Mg-3Li合金的{10.0}晶面的晶格應(yīng)變?cè)趹?yīng)力為84.5 MPa時(shí)達(dá)到飽和，在應(yīng)力增加到132.6 MPa（塑性變形開(kāi)始點(diǎn))時(shí)劇烈下降，表明柱面滑移在屈服點(diǎn)附近開(kāi)動(dòng)；不同晶面隨變形模式的轉(zhuǎn)變發(fā)生軟/硬取向的改變，應(yīng)力在軟/硬取向的晶粒中重新分配；雙相Mg-9Li-6Al-6Er合金中由于α相與β相共存，α相在變形的過(guò)程中同時(shí)還受到α相的制約，當(dāng)?相的晶粒在變形過(guò)程中應(yīng)力達(dá)到極限后，?相不會(huì)馬上發(fā)生變形失穩(wěn)，而是將應(yīng)變傳播到相鄰