新型Mg-Li-Al-Sm合金的制備及組織力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的愈演愈烈，結(jié)構(gòu)材料的輕量化日益受到人們的重視。作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，鎂鋰合金擁有高的比強(qiáng)度、良好的機(jī)械加工性能、優(yōu)越的電磁屏蔽性能等一系列的優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、汽車、電子信息等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。但是，由于鎂鋰合金強(qiáng)度很低、熱穩(wěn)定性以及耐蝕性較差等缺點(diǎn)限制其廣泛的應(yīng)用。而合金化是一種提高鎂鋰合金力學(xué)性能常用且有效的方式。本文采取對摻法通過向Mg-Li-Al合金加入 Mg-20Sm中間合金，從而制備出具有不同

2、Li含量的Mg-xLi-3Al-1.5Sm(x=5；7；9；11wt％)合金。隨后，本文采用金相顯微鏡、掃描電鏡（附帶能譜儀）、X射線衍射儀等設(shè)備及單向拉伸力學(xué)性能試驗研究了鑄態(tài)、擠壓態(tài)的Mg-xLi-3Al-1.5Sm合金及其固溶態(tài)Mg-7Li-3Al-1.5Sm合金的微觀組織及其力學(xué)性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①在鑄態(tài)Mg-xLi-3Al-1.5Sm合金中，隨著Li含量增加，合金中α-Mg相不斷地減少，而β-Li相卻一直在

3、增加。β-Li相的形貌由5wt%Li時的蠕蟲狀，到7wt%Li時細(xì)胞狀，最終發(fā)展為9、11 wt%Li時的塊狀。合金中存在兩種形式的第二相。其中大的為塊狀，為Al2Sm相；小的為顆粒狀和棒狀，分別為AlLi和Mg17Al12相。鑄態(tài)Mg-5Li-3Al-1.5Sm合金主要由α-Mg、Mg17Al12、Al2Sm相組成；鑄態(tài)Mg-7,9Li-3Al-1.5Sm合金主要由α-Mg、β-Li、AlLi、MgLi2Al、Mg17Al12、Al2

4、Sm相組成；鑄態(tài)Mg-11Li-3Al-1.5Sm合金則主要有β-Li、AlLi、MgLi2Al、Al2Sm相組成。②鑄態(tài)Mg-xLi-3Al-1.5Sm合金的強(qiáng)度隨著Li含量的增加單調(diào)遞減，而延伸率卻單調(diào)遞增。當(dāng)Li含量為5wt%時，合金具有最大的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，分別為126.5MPa和164.8MPa；Li含量為11wt%時，合金具有最大的延伸率，延伸率為10.6%。③擠壓態(tài)合金的組織比鑄態(tài)明顯細(xì)化，合金為5Li時的α-Mg相和

5、合金為7、9Li時的β-Li相中發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶，生成很多細(xì)小的等軸晶粒。合金為7、9、11Li時，在垂直于擠壓方向上，合金中的α-Mg相在劇烈的塑性變形作用下發(fā)生了“扭曲”，而β-Li則充當(dāng)了α-Mg相與合金的基體的之間的緩沖相作用。在沿擠壓方向上，α-Mg相和β-Li相都被拉長，呈長條狀。此外，擠壓合金中大的Al2Sm相在巨大的擠壓力作用下被破碎。④擠壓工藝并沒有使合金產(chǎn)生新相。只是部分合金基體相組成發(fā)生了改變：擠壓態(tài)11Li合金比

6、鑄態(tài)多了α-Mg相。其他合金物相組成不變。⑤合金擠壓過后力學(xué)性能有了明顯地提升。Li含量對擠壓態(tài)合金力學(xué)性能的影響規(guī)律與鑄態(tài)相同。Mg-5Li-3Al-1.5Sm合金具有最高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度，其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度分別為224.5MPa和257.3MPa，延伸率為19.6%。Mg-11Li-3Al-1.5Sm合金具有最大的延伸率，延伸率為34.2%，其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度則為184.3MPa和206.1MPa。⑥在固溶態(tài)Mg-7Li-3