La-Ce混合稀土對(duì)Mg-Li-Al合金組織性能影響的研究.pdf

1、Mg-Li合金作為密度最小的金屬結(jié)構(gòu)材料,已成為材料輕量化的首選。因其具有低密度、高比剛度、高比強(qiáng)度、良好的塑性變形、優(yōu)良的減震性以及高的抗高能粒子穿透能力等一系列優(yōu)點(diǎn),使其在電子產(chǎn)品、航空航天、兵器工業(yè)以及汽車(chē)交通等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用備受關(guān)注。然而Mg-Li合金由于絕對(duì)強(qiáng)度較低、耐蝕性能差、熱穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了其大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用。因此,人們研究了通過(guò)添加合金化元素和不同的熱加工手段來(lái)提高M(jìn)g-Li合金的性能。、本文首先制備了La/C

2、e混合稀土鎂中間合金,然后通過(guò)向Mg-Li-Al合金中添加混合稀土鎂中間合金,研究了La/Ce混合稀土對(duì)Mg-Li-Al合金顯微組織及力學(xué)性能的影響。同時(shí),通過(guò)熱/力模擬實(shí)驗(yàn)研究合金的熱變形行為,制定了該系合金的熱擠壓變形工藝,并系統(tǒng)研究了雙相(α-Mg+β-Li) Mg-Li合金的熱擠壓工藝對(duì)該系合金組織性能的影響。本文還首次提出并探索了Mg-Li系合金的重熔工藝,以期為改善合金的組織性能開(kāi)辟新思路。
　　本研究表明：①M(fèi)g-9

3、Li-3Al合金鑄態(tài)組織主要由α–Mg相、β–Li相、Mg17Al12相和少量的AlLi相組成,添加La/Ce混合稀土后,合金中出現(xiàn)的是Al3La、Al2Ce新相,而Mg17Al12相和AlLi相減少甚至消失。②La/Ce混合稀土顯著細(xì)化了鑄態(tài)Mg-9Li-3Al合金的晶粒,隨著La/Ce混合稀土的添加,鑄態(tài)合金的綜合力學(xué)性能得到了明顯的改善,合金的強(qiáng)度整體均提高明顯,呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),延伸率則緩慢下降。當(dāng)La/Ce混合稀土的添加

4、量為0.5％時(shí),合金達(dá)到最大的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度,分別為131.2MPa和159.7MPa。③鑄態(tài)Mg-9Li-3Al-2.0RE(La/Ce)合金在熱壓縮變形過(guò)程中,應(yīng)變速率增大,合金熱變形時(shí)的流變應(yīng)力增大,而溫度升高,對(duì)應(yīng)應(yīng)變值下的應(yīng)力越低,動(dòng)態(tài)回復(fù)軟化作用越明顯,綜合考慮溫度和應(yīng)變速率對(duì)試驗(yàn)合金熱變形行為的影響,最終確定合金的熱擠壓溫度為250℃。④Mg-9Li-3Al-xRE(La/Ce)合金在擠壓變形過(guò)程中發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,合金

5、顯微組織發(fā)生明顯細(xì)化,第二相Al3La、Al2Ce相在擠壓變形作用下,由鑄態(tài)團(tuán)聚分布的塊狀和棒狀逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠职魻詈皖w粒狀彌散分布于合金基體中。擠壓態(tài)合金的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示:隨著La/Ce混合稀土含量的不斷增加,擠壓態(tài)合金的強(qiáng)度先升高后下降,延伸率則呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì),擠壓態(tài)Mg-9Li-3Al-0.5RE(La/Ce)合金具有最大的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度,其值分別為213.5MPa和234.7MPa,及最小的延伸率13.9％,相

6、比Mg-9Li-3Al-0.5RE(La/Ce)合金,擠壓態(tài)Mg-9Li-3Al-2.0RE(La/Ce)合金的強(qiáng)度雖然有所下降,但延伸率增加到了23.7％,表現(xiàn)出良好的綜合力學(xué)性能。⑤比較、分析鑄態(tài)和擠壓態(tài)Mg-9Li-3Al-xRE(La/Ce)合金的顯微組織和力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果,發(fā)現(xiàn):鑄態(tài)合金經(jīng)熱擠壓變形后,合金晶粒得到明顯細(xì)化,且擠壓態(tài)實(shí)驗(yàn)合金的綜合力學(xué)性能要顯著高于鑄態(tài),合金經(jīng)擠壓變形后,強(qiáng)度和塑性均得到顯著的提高。⑥擠壓態(tài)Mg