鎂鋰合金晶粒細(xì)化及其塑性變形工藝研究.pdf

1、鎂鋰合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有韌性好、抗彎強(qiáng)度大、容易變形加工等特點(diǎn)，但是，鎂鋰合金的鑄態(tài)晶粒粗大，強(qiáng)度較低，使其應(yīng)用受到一定程度限制。本文探討了Al-5Ti-1B和Al-3Ti-0.15C對(duì)鑄態(tài)LA141鎂鋰合金晶粒尺寸的影響。為了充分發(fā)揮鎂鋰合金塑性優(yōu)良的特點(diǎn)，研究了LA91和LA141兩種鎂鋰合金板帶材的擠壓-軋制及熱處理工藝。采用表面機(jī)械加工在LA91合金板材形成了了表面納米層，探討了不同處理時(shí)間和熱處理制度對(duì)LA91合金板

2、材表面納米層晶粒大小、變形層厚度、力學(xué)性能和腐蝕性能的影響。結(jié)果表明：
　　 采用真空工頻感應(yīng)熔煉爐，在氬氣保護(hù)狀態(tài)下，獲得了不同晶粒細(xì)化劑含量的LA141鎂鋰合金。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)Al-5Ti-1B含量為1.25wt％時(shí)，LA141合金晶粒尺寸由1750μm減小為500μm，細(xì)化效果顯著；當(dāng)Al-3Ti-0.15C含量為1.0wt％時(shí)，LA141合金晶粒由620μm減小至470μm，效果不明顯，說(shuō)明Al-3Ti-0.15C不是

3、LA141合金理想的晶粒細(xì)化劑。
　　 通過(guò)熱壓縮試驗(yàn)，初步探討了LA91和LA141兩種鎂鋰合金的熱加工工藝。溫度在200℃以上，且應(yīng)變速率在0.01-1.0s-1范圍內(nèi)時(shí)，兩種鎂鋰合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線都有較大的穩(wěn)態(tài)區(qū)域，最大流變應(yīng)力分別小于40MPa和20MPa，說(shuō)明兩種合金均可在較寬的變形速率范圍內(nèi)進(jìn)行塑性加工。LA91和LA141合金分別在200-250℃和100-150℃時(shí)的流變應(yīng)力與ZK60和AZ31鎂合金在350-

4、400℃下的流變應(yīng)力相當(dāng)，說(shuō)明這兩種鎂鋰合金可以在相對(duì)比較低的溫度下進(jìn)行塑性加工。
　　 利用擠壓開坯的方式獲得了LA91合金板坯，并進(jìn)行了后續(xù)的軋制試驗(yàn)，得到了板材組織演變規(guī)律。采用冷軋工藝可以獲得綜合力學(xué)性能較好的LA91合金板材，抗拉強(qiáng)度和延伸率分別可達(dá)到180MPa和18％，采用交叉軋制可顯著提高LA91合金板材的抗拉強(qiáng)度，但塑性略有下降，其組織由鏈狀α相和β相基體構(gòu)成，隨著板材厚度的減小，相鄰α相的間距減小，強(qiáng)度逐漸增

5、加。
　　 利用擠壓開坯的方式獲得了LA141合金板坯，其最優(yōu)的熱處理工藝為200℃×1h，該狀態(tài)下板坯的抗拉強(qiáng)度和延伸率分別可達(dá)190MPa和10％。對(duì)擠壓板坯進(jìn)行后續(xù)軋制得到了0.5mm和0.2mm厚板材。對(duì)于0.5mm厚LA141軋制板材，最佳熱處理工藝為200℃×30min，其抗拉強(qiáng)度和延伸率可達(dá)到144MPa和21％，杯突深度值可達(dá)6.3mm；對(duì)于0.2mm厚LA141軋制板材，最佳熱處理工藝為200℃×20min，其

6、抗拉強(qiáng)度和延伸率可達(dá)到139MPa和13％，杯突深度值可達(dá)4.7mm。
　　 表面納米化后，LA91合金板材的綜合力學(xué)性能有顯著的提升，耐腐蝕性能則有所下降。先撞擊5分鐘，冷卻后繼續(xù)撞擊3分鐘的試樣抗拉強(qiáng)度比未處理時(shí)提高了10％，延伸率提高了53％。在實(shí)驗(yàn)所采用的撞擊時(shí)間范圍內(nèi)，LA91合金板材表面納米層晶粒大小的變化并不明顯，但是隨著撞擊時(shí)間的增加，板材的表面納米層厚度及變形層厚度都有所增加。經(jīng)過(guò)150℃×20min退火處理以