稀土元素Y對Mg--Li合金微觀組織和力學(xué)性能的影響.pdf

1、Mg-Li合金是目前最輕的的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有低密度、高比強(qiáng)度、優(yōu)良的切削加工性能及阻尼性等優(yōu)點，使其在航空航天、軍事、汽車和電子通訊等領(lǐng)域備受關(guān)注。然而，現(xiàn)有的Mg-Li合金強(qiáng)度較低、耐腐蝕性差等缺點，限制了Mg-Li合金的應(yīng)用和發(fā)展，本研究旨在通過添加稀土Y提高M(jìn)g-Li合金的力學(xué)性能。
　　配制數(shù)種Mg-5Li-xY(x=0，1.5，3，4，5，8)合金為研究對象，采用電感耦合等離子直讀光譜儀(ICP)、光學(xué)顯微鏡(OM)、

2、X射線衍射儀(XRD)和帶能譜分析(EDX)的掃描電子顯微鏡(SEM)分析手段，通過軋制和擠壓方式優(yōu)化合金力學(xué)性能，系統(tǒng)地研究了不同Y含量對鑄態(tài)、固溶態(tài)、軋制態(tài)及擠壓態(tài)Mg-5Li-xY(x=0，1.5，3，4，5，8)合金的微觀組織、力學(xué)性能的影響，分析和探討了Mg-5Li-xY合金的Y含量優(yōu)化問題。
　　主要工作及研究結(jié)果如下:
　　1)研究了鑄態(tài)及固溶態(tài)Mg-5Li-xY(x=0，1.5，3，8)合金的微觀組織。鑄態(tài)M

3、g-5Li-xY合金基體由密排六方晶格的單相α-Mg構(gòu)成，黑色偏析相由β-Li和Mg-Y共晶相組成，主要分布在晶界處。稀土金屬Y對鑄態(tài)Mg-5Li-xY合金晶粒具有細(xì)化作用。固溶態(tài)Mg-5Li-3Y及Mg-5Li-8Y合金晶內(nèi)及晶界仍有少量白色塊狀或簇團(tuán)狀化合物，EDS能譜分析表明，其為Mg-Y化合物，其主要原因為少量Y元素未固溶進(jìn)基體內(nèi)。對固溶態(tài)Mg-5Li-3Y和Mg-5Li-8Y合金X射線衍射進(jìn)行物相分析，合金中只有Mg和Mg-Y

4、化合物兩種物質(zhì)，其結(jié)果與EDS分析結(jié)果相符合。
　　2)研究了稀土Y對軋制態(tài)Mg-5Li-xY(x=0，1.5，3，8)合金的微觀組織及力學(xué)性能的影響。固溶態(tài)Mg-5Li-xY合金進(jìn)行軋制試驗，晶粒隨壓下量增加逐漸細(xì)化。軋制態(tài)Mg-5Li-xY合金強(qiáng)度相比固溶態(tài)有顯著的提高，延伸率明顯下降。軋制態(tài)合金強(qiáng)度及延伸率均隨著Y含量增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，當(dāng)Y含量為3wt％時，軋制態(tài)Mg-5Li-3Y合金抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值215MPa

5、，屈服強(qiáng)度達(dá)到200MPa，合金延伸率達(dá)到最大值11.0％。
　　3)研究了稀土Y對擠壓態(tài)Mg-5Li-xY(x=0，1.5,3，4，5)合金的微觀組織力學(xué)性能的影響。固溶態(tài)Mg-5Li-xY合金經(jīng)擠壓變形后，合金晶粒沿平行擠壓方向與垂直擠壓方向均得到不同程度細(xì)化。擠壓態(tài)Mg-5Li-xY合金的強(qiáng)度較固溶態(tài)合金有明顯升高，延伸率有所下降。擠壓態(tài)Mg-5Li-xY合金的強(qiáng)度和延伸率均隨著Y含量的增高呈先升高后降低的趨勢，當(dāng)Y含量為4

6、％時，合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率均達(dá)到最大值，其值分別為199MPa和18.7％。
　　4)研究了溫度150℃-350℃范圍內(nèi)、應(yīng)變速率0.0001s-1-0.1s-1條件下擠壓態(tài)Mg-5Li-3Y合金的流變應(yīng)力變化規(guī)律。當(dāng)變形溫度一定時，擠壓態(tài)Mg-5Li-3Y合金的流變應(yīng)力隨著應(yīng)變速率的增加而增加，當(dāng)應(yīng)變速率一定時，擠壓態(tài)Mg-5Li-3Y合金的流變應(yīng)力隨著溫度的升高而降低。不同變形條件下，合金應(yīng)力應(yīng)變曲線特征相近。采用指數(shù)函數(shù)擬