Ca添加方式對(duì)Mg-Li合金組織與力學(xué)性能的影響.pdf

1、鎂鋰合金作為當(dāng)前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具備密度低、加工性能優(yōu)良等諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于其絕對(duì)強(qiáng)度低、高溫穩(wěn)定性及耐腐蝕性差，大大限制了其在工程結(jié)構(gòu)材料方面的應(yīng)用。合金化是改善其性能最為有效的方法之一。Ca由于能夠與鎂合金中的Mg、Al等形成類(lèi)似稀土的Laves相化合物，且密度低、儲(chǔ)量大、價(jià)格便宜，因而在鎂鋰合金中添加Ca元素成為一個(gè)重要的研究方向。本文選取 Mg-30Ca、Mg-8Al-18Ca、Mg-10Al-27Ca三種方式，作為中間合金添

2、加到Mg-9Li合金中，考察了不同Ca添加方式對(duì)鎂鋰合金組織與力學(xué)性能的影響；在確定最佳Ca添加方式基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考察了Ca含量對(duì)合金組織及力學(xué)性能的影響。
　　本文采取磁懸浮真空熔煉+銅模吸鑄工藝，極大程度減少合金的污染及獲得較快的凝固速度。通過(guò)金相顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)合金進(jìn)行組織觀察，能譜分析儀（EDS）、X射線(xiàn)衍射儀（XRD）進(jìn)行相組成分析，利用電子拉伸試驗(yàn)機(jī)和維氏硬度計(jì)分別測(cè)試合金的拉伸性能及硬度，得

3、出如下結(jié)論：
　?。?)Mg-30Ca中間合金由α-Mg和Mg2Ca相組成，Mg-8Al-18Ca、Mg-10Al-27Ca均由α-Mg、Mg2Ca及(Mg,Al)2Ca相組成。Mg2Ca呈單相或?qū)悠瑺瞀?Mg+Mg2Ca共晶組織的形式存在，(Mg,Al)2Ca呈顆粒狀分布在基體上。三種中間合金的顯微硬度值按大小排序?yàn)椋篗g-10Al-27Ca>Mg-8Al-18Ca>Mg-30Ca。
　　（2）考察不同Ca添加方式的影響時(shí)

4、，選取1 wt.％和3 wt.%兩種Ca添加量，制備的合金 Mg-9Li-0.44Al-1Ca(Mg-30Ca、Mg-8Al-18Ca、Mg-10Al-27Ca)；Mg-9Li-1.33Al-3Ca(Mg-30Ca、Mg-8Al-18Ca、Mg-10Al-27Ca)相組成相同：α-Mg、β-Li、(Mg,Al)2Ca以及MgLi2Al相。相比于Mg-30Ca、Mg-8Al-18Ca兩種方式，Mg-10Al-27Ca添加方式制備的合金組織

5、更為均勻，形成更高含量的(Mg,Al)2Ca相以及均勻彌散分布的MgLi2Al顆粒。因此，該中間合金添加方式對(duì)鎂鋰合金的組織細(xì)化效果、增強(qiáng)相含量及均勻分散程度效果最佳。
　?。?）以Mg-30Ca、Mg-8Al-18Ca、Mg-10Al-27Ca添加方式制備的Mg-9Li-0.44Al-1Ca合金鑄態(tài)下的抗拉強(qiáng)度分別為117MPa、98MPa、119MPa；伸長(zhǎng)率分別為8%、25.5%、49%。Mg-9Li-1.33Al-3Ca合

6、金鑄態(tài)下抗拉強(qiáng)度分別為260MPa、235MPa、258MPa；伸長(zhǎng)率分別為5.5%、8%、9.5%。因此，Mg-30Ca添加方式有助于改善合金強(qiáng)度，但惡化伸長(zhǎng)率；而Mg-8Al-18Ca添加方式制備的合金強(qiáng)度較低，塑性較高；Mg-10Al-27Ca添加方式制備的合金的綜合力學(xué)性能優(yōu)良。所以，Ca的最佳添加方式為Mg-10Al-27Ca中間合金。
　?。?）以最佳Ca添加方式Mg-10Al-27Ca，在Mg-9Li合金中分別添加(

7、0.5、1、2、3)wt.%Ca，考察Ca含量對(duì)Mg-9Li合金組織與力學(xué)性能的影響。組織觀察結(jié)果表明：所制備的Mg-9Li-Al-xCa合金均由α-Mg、β-Li、(Mg,Al)2Ca以及MgLi2Al相組成。隨著Ca含量的增加，(Mg,Al)2Ca、MgLi2Al相的含量持續(xù)增加，β-Li+(Mg,Al)2Ca共晶組織越來(lái)越粗大，MgLi2Al顆粒分布更為均勻，α-Mg相體積分?jǐn)?shù)逐漸減少且晶粒細(xì)化，β-Li晶粒尺寸逐漸較小，當(dāng)Ca含