Mg-Li-Al-Sr合金的制備及其組織性能研究.pdf

1、鎂鋰合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，它具有低密度、高比強(qiáng)度、高比剛度、阻尼性能好以及良好的塑性變形能力等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、電子、通訊及兵器工業(yè)等領(lǐng)域備受關(guān)注。然而商業(yè)鎂鋰合金強(qiáng)度較低、熱穩(wěn)定性差、抗腐蝕能力差，嚴(yán)重限制了合金的應(yīng)用。
　　 本論文以Mg-Li-Al系合金為基礎(chǔ)，研究Sr對Mg-9Li-3Al合金的微觀組織和力學(xué)性能的影響。主要采用“對摻法”制備Mg-Sr中間合金、Mg-9Li-3Al合金和Mg-9Li-3Al

2、-xSr合金，采用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射儀(XRD)和力學(xué)性能測試等檢測手段對鑄態(tài)、熱處理態(tài)和擠壓態(tài)實(shí)驗(yàn)合金進(jìn)行表征，研究了Sr含量對Mg-9Li-3Al合金的微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律；探索了熱處理和擠壓變形對Mg-9Li-3Al-xSr合金微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律，分析了Mg-9Li-3Al-xSr合金的斷裂機(jī)制。
　　 研究結(jié)果表明：
　　 ①M(fèi)g-4Sr中間合金由α-Mg

3、相和Mg17Sr2相組成，Mg17Sr2相主要沿晶界分布。Mg-9Li-3Al-xSr合金主要由α-Mg相、β-Li相、Al4Sr相、少量的Mg17Al12相和AlLi相構(gòu)成。
　　 ②堿土元素Sr具有細(xì)化鎂合金晶粒的作用。當(dāng)Sr添加量為2.5wt％時(shí)，鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-xSr合金的晶粒最細(xì)小。通過XRD和EDS分析表明，Sr在合金中形成AlSr高溫硬質(zhì)新相，主要沿晶界分布。鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-xSr合金力學(xué)性能測

4、試結(jié)果表明含2.5wt％Sr時(shí)，合金的力學(xué)性能達(dá)到最優(yōu)值，抗拉強(qiáng)度達(dá)到峰值186.3MPa，比未添加Sr時(shí)提高了48.8％，屈服強(qiáng)度提高了62％，延伸率隨著Sr含量的增加呈現(xiàn)緩慢減小的趨勢。Al4Sr相的數(shù)量及分布對合金的力學(xué)性能影響很大，少量的Al4Sr相分布于晶界，起到了晶界強(qiáng)化的作用，提高了合金的力學(xué)性能，當(dāng)Sr含量過高導(dǎo)致Al4Sr相聚集，合金的力學(xué)性能下降。對鑄態(tài)合金拉伸斷口形貌分析確定其斷裂機(jī)制為韌窩+解理斷裂的復(fù)合斷裂機(jī)制

5、。
　　 ③均勻化處理后Mg-9Li-3Al-xSr合金的成分分布更加均勻，合金的晶粒大小沒有明顯的變化。
　　 ④擠壓過程中發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，合金晶粒細(xì)化，擠壓態(tài)Mg-9Li-3Al-xSr合金晶粒較鑄態(tài)顯著細(xì)化，Al4Sr相呈塊狀或顆粒狀均勻彌散分布于合金基體中。力學(xué)性能測試結(jié)果表明：擠壓態(tài)實(shí)驗(yàn)合金力學(xué)性能明顯優(yōu)于鑄態(tài)，含2.5wt％Sr的擠壓態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值235.2MPa，與鑄態(tài)相比，合金的抗拉強(qiáng)度提高2