復(fù)合添加Si和Nd對(duì)Mg-11Li-3Al合金組織及力學(xué)性能的影響.pdf

1、鎂鋰合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有高的比剛度、比強(qiáng)度及優(yōu)良的塑性成形能力，在結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但Mg-Li合金絕對(duì)強(qiáng)度偏低，因此如何在保留塑性的前提下進(jìn)一步提升合金強(qiáng)度成為當(dāng)前的研究重點(diǎn)。
　　本文利用磁懸浮真空高頻感應(yīng)加熱法熔煉高質(zhì)量的鎂鋰合金，通過(guò)Si、Nd元素復(fù)合添加來(lái)研究其對(duì)Mg-11Li-3Al合金組織與力學(xué)性能的影響，得到一種綜合性能最佳的鑄態(tài)合金Mg-11Li-3Al-1.5Si-1.5Nd。隨后對(duì)該

2、合金進(jìn)行了均勻化和軋制處理，并研究了淬火和不同溫度的退火工藝對(duì)合金板材組織與性能的作用規(guī)律。
　　微觀組織觀察結(jié)果表明，在Mg-11Li-3Al合金中加入Si、Nd元素后，組織中主要生成Mg2Si和Al11Nd3兩種第二相化合物，其中Si的添加能夠促使合金組織中形成篆體形貌的黑色析出物聚集區(qū)，而Nd的加入能夠細(xì)化這種黑色棒狀的析出物，并減小晶粒尺寸、潔凈組織，當(dāng)Nd的添加量為1wt％時(shí)其晶粒細(xì)化的效果最佳。經(jīng)過(guò)XRD衍射和EDS能

3、譜分析發(fā)現(xiàn)，這種黑色棒狀的析出物為Mg2Si相和Al11Nd3相的結(jié)合體。
　　對(duì)鑄態(tài)合金的力學(xué)性能測(cè)試表明，其抗拉強(qiáng)度隨著Si含量（0～0.4～1.0～1.5 wt％）的增加遞增，最后趨于穩(wěn)定;其塑性并不會(huì)隨某一種或是復(fù)合元素的添加而單調(diào)變化。其中Mg-11Li-3Al-1Si-1.5Nd合金的抗拉強(qiáng)度最高，為239 MPa; Mg-11Li-3Al-0.4Si-0.5Nd和Mg-11Li-3Al-1Si-1Nd合金的塑性最好，

4、伸長(zhǎng)率均為46.2％。Mg-11Li-3Al-1.5 Si-1.5Nd合金的綜合力學(xué)性能最佳，其抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別為237.4MPa和38.5％。
　　對(duì)Mg-11Li-3Al-1.5Si-1.5Nd合金的軋制和熱處理的結(jié)果表明，鑄態(tài)合金經(jīng)過(guò)均勻化處理后，漢字形貌的析出聚集區(qū)和棒狀的Mg2Si相均消失不見(jiàn)，其綜合性能大幅下降。在隨后的軋制過(guò)程中，合金板材同時(shí)發(fā)生了加工硬化和再結(jié)晶，其力學(xué)性能得到雙重提升。合金板材主要由β-Li基

5、體、白色的α-Mg相、黑色的Mg2Si相和Mg17Al12相組成。
　　Mg-11Li-3Al-1.5Si-1.5Nd合金板材經(jīng)過(guò)淬火處理后，晶粒非常細(xì)小，主要由β-Li基體和沿軋制方向分布的少量顆粒狀Mg17Al12相組成，獲得了最高的抗拉強(qiáng)度344.3 MPa和最高硬度122.8 HV，伸長(zhǎng)率較低，僅為7.7％。合金板材經(jīng)過(guò)退火處理后，仍然保留了軋制態(tài)的組織，其析出的白色α-Mg隨著退火溫度的升高逐漸減少。在220℃×1h的退