Mg-Li-Al-Si合金的制備及其組織性能研究.pdf

1、隨著合金輕量化的不斷發(fā)展,鎂合金作為一種輕質(zhì)工程材料,受到越來越多的重視。鎂鋰合金是世界上最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,擁有一些其他合金所難于比擬的優(yōu)勢,其密度低,塑性好,減震性能高,在航空、航天、汽車領(lǐng)域有著巨大的開發(fā)潛力。同時(shí)鎂鋰合金自身也存在著一些缺陷,如耐腐蝕性能差、耐熱性能差等,這很大程度上限制了鎂鋰合金在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
　　為了研制綜合性能好的鎂鋰合金,本文以Mg-8Li-3Al合金為基礎(chǔ),添加Si元素,利用―混熔-對(duì)摻法制

2、備了Mg-8Li-3Al-xSi新型耐熱輕合金。通過對(duì)合金微觀組織、物相組成、力學(xué)性能的觀察分析,研究了不同含量的Si在Mg-8Li-3Al合金中的組成分布及變化規(guī)律;然后對(duì)鑄態(tài)合金進(jìn)行了擠壓,分析了擠壓態(tài)合金的組織演變機(jī)理,探討了Si的含量對(duì)擠壓態(tài)合金微觀組織及力學(xué)性能的影響;同時(shí)本文還研究了稀土元素Y及堿土元素Sr對(duì)合金的變質(zhì)效果及機(jī)理。研究結(jié)果表明:
　　Mg-8Li-3Al-xSi合金主要由α-Mg、β-Li、Mg17Al

3、12、Mg2Si相組成,微量Si的加入對(duì)合金中α-Mg相有細(xì)化作用,隨著Si含量的增多,細(xì)化作用減弱,α-Mg相出現(xiàn)一定程度的粗化;隨著Si含量的增多,合金中Mg2Si相的形貌由顆粒狀逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榇执髩K狀及條狀,其在合金中的分布也由均勻到偏聚逐步變化。
　　對(duì)鑄態(tài)Mg-8Li-3Al-xSi合金的力學(xué)性能測試結(jié)果進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)少量Si的加入可以提升合金的強(qiáng)度,當(dāng)Si含量為0.1wt％時(shí),抗拉強(qiáng)度為186.8MPa,繼續(xù)增加Si的含量

4、,合金的抗拉強(qiáng)度逐步降低,合金的延伸率隨著Si含量的增加而降低,實(shí)驗(yàn)合金的拉伸試樣斷口及微觀組織分析發(fā)現(xiàn),Si含量較多時(shí),合金微觀組織中有較多的粗大塊狀及條狀Mg2Si相的存在,拉伸斷口呈現(xiàn)出脆性斷裂的特征。
　　對(duì)Mg-8Li-3Al-xSi合金進(jìn)行擠壓變形工藝的處理,合金的微觀組織相對(duì)鑄態(tài)有明顯的改善,擠壓過程中發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,晶粒得到細(xì)化,合金中的Mg2Si相破碎,彌散分布在合金基體中,其力學(xué)性能提升效果顯著,含量為0.1w

5、t％Si的擠壓態(tài)合金抗拉強(qiáng)度和延伸率分別提高了54.1MPa和5.9％,含量為0.3wt％Si的擠壓態(tài)合金抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值252.3MPa,拉伸斷口形貌部分呈現(xiàn)出塑性斷裂的特征。在150℃對(duì)合金進(jìn)行拉伸性能的測試,發(fā)現(xiàn)隨著Si含量的增加,其抗拉強(qiáng)度逐漸上升,Si含量為1.0wt％時(shí),合金的抗拉強(qiáng)度最高為188.0MPa,表明Si的加入對(duì)合金的高溫力學(xué)性能有良好的提升作用。
　　將一定量的稀土元素Y和堿土元素Sr添分別加到合金中,