復合添加Si和Nd對Mg-11Li-3Al合金組織及力學性能的影響.pdf

1、鎂鋰合金作為最輕的金屬結構材料，具有高的比剛度、比強度及優(yōu)良的塑性成形能力，在結構材料領域具有廣闊的應用前景。但Mg-Li合金絕對強度偏低，因此如何在保留塑性的前提下進一步提升合金強度成為當前的研究重點。
　　本文利用磁懸浮真空高頻感應加熱法熔煉高質量的鎂鋰合金，通過Si、Nd元素復合添加來研究其對Mg-11Li-3Al合金組織與力學性能的影響，得到一種綜合性能最佳的鑄態(tài)合金Mg-11Li-3Al-1.5Si-1.5Nd。隨后對該

2、合金進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合金板材組織與性能的作用規(guī)律。
　　微觀組織觀察結果表明，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的加入能夠細化這種黑色棒狀的析出物，并減小晶粒尺寸、潔凈組織，當Nd的添加量為1wt％時其晶粒細化的效果最佳。經過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相的結合體。
　　對鑄態(tài)合金的力學性能測試表明，其抗拉強度隨著Si含量（0～0.4～1.0～1.5 wt％）的增加遞增，最后趨于穩(wěn)定;其塑性并不會隨某一種或是復合元素的添加而單調變化。其中Mg-11Li-3Al-1Si-1.5Nd合金的抗拉強度最高，為239 MPa; Mg-11Li-3Al-0.4Si-0.5Nd和Mg-11Li-3Al-1Si-1Nd合金的塑性最好，

4、伸長率均為46.2％。Mg-11Li-3Al-1.5 Si-1.5Nd合金的綜合力學性能最佳，其抗拉強度和伸長率分別為237.4MPa和38.5％。
　　對Mg-11Li-3Al-1.5Si-1.5Nd合金的軋制和熱處理的結果表明，鑄態(tài)合金經過均勻化處理后，漢字形貌的析出聚集區(qū)和棒狀的Mg2Si相均消失不見，其綜合性能大幅下降。在隨后的軋制過程中，合金板材同時發(fā)生了加工硬化和再結晶，其力學性能得到雙重提升。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合金板材經過淬火處理后，晶粒非常細小，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度344.3 MPa和最高硬度122.8 HV，伸長率較低，僅為7.7％。合金板材經過退火處理后，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