鎂鋰合金內(nèi)部生長(zhǎng)晶須及反應(yīng)機(jī)理研究.pdf

1、相比其它金屬結(jié)構(gòu)材料，Mg-Li合金及其復(fù)合材料具有密度低，比強(qiáng)度、比剛度高，減振性、電磁屏蔽和抗輻射能力強(qiáng)，切削加工容易等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、電子設(shè)備、汽車(chē)制造等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是Mg-Li合金也存在著彈性模量、絕對(duì)強(qiáng)度低，耐磨性能、耐熱性能差等缺點(diǎn)，這極大地制約了Mg-Li合金的進(jìn)一步發(fā)展及應(yīng)用。Mg-Li合金中引入高強(qiáng)度、高彈性模量、高熔點(diǎn)的晶須形成Mg-Li基復(fù)合材料，是提高M(jìn)g-Li合金性能的有效途徑之一。本文中

2、晶須引入技術(shù)采用的是原位復(fù)合法，對(duì)比外加晶須法，其優(yōu)點(diǎn)在于晶須分布均勻、界面潔凈無(wú)污染、熱穩(wěn)定性好，且與基體有良好的物理相容性，在有效增強(qiáng)基體的同時(shí)還具有良好的協(xié)調(diào)變形能力。
　　本文采用鎂錠、鋰錠、鋁錠以及Mg-La中間合金為原料，利用真空熔煉爐進(jìn)行熔煉。將Mg-Li-Al-La中原位復(fù)合的棒狀化合物利用金相顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、 X射線衍射分析（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM/EDS）進(jìn)行表征。棒狀化合物

3、是原位生長(zhǎng)的晶須Al4La，為體心四方結(jié)構(gòu)。
　　本文探討了晶須Al4La生長(zhǎng)機(jī)理，Al4La相的固-液界面為小平面界面，其長(zhǎng)大方式是依靠臺(tái)階向其側(cè)面擴(kuò)展而長(zhǎng)大，因?yàn)椴捎门_(tái)階生長(zhǎng)機(jī)制，所以高指數(shù)晶面生長(zhǎng)速度較快，而低指數(shù)晶面生長(zhǎng)速度較慢，最終生長(zhǎng)速率較快的晶面消失，晶體的形貌由生長(zhǎng)速度較慢的低指數(shù)晶面所形成，這是化合物Al4La呈現(xiàn)棒狀或者片狀的主要原因。而Mg相的固-液界面為非小平面界面，其生長(zhǎng)方式為生長(zhǎng)速度較快的連續(xù)長(zhǎng)大。Al

4、4La/Mg-Li共晶凝固時(shí)，同時(shí)存在2種凝固機(jī)制，這兩種機(jī)制相互協(xié)作、相互配合形成了晶須Al4La增強(qiáng)的Mg-Li基復(fù)合材料。
　　根據(jù)表征結(jié)果確定棒狀化合物成為晶須Al4La作為合金成分設(shè)計(jì)的參考基礎(chǔ)，本文中設(shè)計(jì)了以下一系列成分：Mg-4Li-0.3Al-0.4La，Mg-4Li-3Al-4La，Mg-4Li-6Al-8La， Mg-8Li-0.3Al-0.4La，Mg-8Li-3Al-4La，Mg-8Li-6Al-8La分別

5、在～3℃/min和～7℃/min凝固速度下得到鑄件，探討凝固速度和合金成分對(duì)Mg-4/8Li基復(fù)合材料組織和性能的影響。當(dāng)凝固速度較快時(shí)，晶須Al4La分布均勻，綜合力學(xué)性能較好；合金成分方面，當(dāng)Al和La兩種元素的質(zhì)量百分含量按照一定配比3:4分別從0.3wt.％和0.4wt.%增加到6wt.%和8wt.%時(shí)，也就是隨著Al4La體積分?jǐn)?shù)的增加，Mg-4/8Li基復(fù)合材料強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，塑性卻下降有限。Mg-Li合金內(nèi)部引入晶須Al4L