本文選題：鎂鋰合金　切入點：Al-Si共晶　出處：《太原理工大學》2017年博士論文

【摘要】：鎂合金具有質輕、高比強度及高韌性等特點,在航空、航天和3C(計算機、通信、消費類電子產品)等領域具有廣闊的應用前景。其中,Mg-Li合金是目前最輕的金屬結構材料,也被稱為超輕鎂合金。它具有低密度、高比強度和良好的塑性加工性能等優(yōu)點,已經在航空航天、軍工以及通訊電子等領域有了一定的應用。現有的Mg-Li合金材料分為單一α相、α+β雙相、單一β相三類。其中,單一α相合金塑性較差;α+β雙相合金塑性明顯提高,但目前強度還有待進一步提高;單一β相合金塑性高,但強度較低。且所有Mg-Li合金耐熱性、耐腐蝕性均較差。本文以提高Mg-Li系合金強度為目標,探索了添加Al-Si共晶合金及塑性變形和熱處理等對合金組織和力學性能的影響。本論文采用磁懸浮感應加熱在氬氣保護下制備了Al-Si共晶合金(其中Si含量:12.6wt%),將其按質量比與純鎂、純鋰混合,磁懸浮熔煉獲得如下三類合金:Mg-4Li-x(Al-Si)、Mg-8Li-x(Al-Si)和Mg-12Li-x(Al-Si)。通過多道次熱軋獲得1.6 mm厚的合金板材,對比了軋制態(tài)和熱處理態(tài)板材的力學性能。采用光學顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡和納米壓痕儀分析表征了合金的微觀組織和力學性能。研究了不同Al-Si含量下Mg-Li合金的組織結構及強化機理。在此基礎上,借助等徑角擠壓進一步探索了強塑性變形對Mg-12Li-3(Al-Si)合金組織和性能的影響。研究結果表明:在單一α相Mg-4Li合金中添加Al和Al-Si都使合金的強度得到了明顯提高、伸長率有所降低,但Al-Si共晶合金對Mg-4Li合金的強化效果要高于單一Al的添加。Mg-4Li-3(Al-Si)的抗拉強度和伸長率分別達到289MPa和12.2%,而Mg-4Li-3Al為274MPa和11.2%。隨著Al-Si的進一步加入,Mg-4Li-6(Al-Si)合金的抗拉強度進一步提高,但伸長率下降,分別為359 MPa、10.2%。通過EBSD技術對Mg-4Li-3Al進行表征分析,得出其強化機理主要是孿晶強化和第二相強化。對Mg-4Li-6(Al-Si)進行TEM表征分析,得出強化機理主要為第二相強化和細晶強化,第二相強化相為小顆粒狀Al3Li和大塊狀Mg2Si。Mg-4Li、Mg-4Li-3Al、Mg-4Li-3(Al-Si)、Mg-4Li-6(Al-Si)四種合金退火后抗拉強度都有少量的下降,但伸長率明顯提升。在α+β雙相Mg-8Li合金中添加Al-Si使合金的抗拉強度得到了明顯提高,但伸長率有所降低。Mg-8Li-5(Al-Si)具有最佳的綜合力學性能,抗拉強度為240 MPa,伸長率為12.5%。隨著Al-Si共晶添加量的增加,合金的抗拉強度繼續(xù)升高,但伸長率快速下降。通過OM和XRD技術對Mg-8Li-x(Al-Si)進行表征分析,得出添加Al-Si后α相由長條狀向塊狀轉變,組織內的析出強化相為AlLi和Mg2Si相;對鑄錠均勻化退火后,板材的抗拉強度和伸長率都得到了提高;然后對Mg-8Li-5(Al-Si)進行納米壓痕測試,得出α相的加載力和彈性模量要高于β相。在單一β相Mg-12Li合金中添加Al-Si使合金的強度得到了明顯提高,同時還保持了很高的伸長率。通過SEM和XRD技術對Mg-12Li-x(Al-Si)中的析出相進行表征分析,得出組織內的析出強化相為AlLi和Mg2Si相,隨著Al-Si共晶添加量的增加,Mg2Si析出相由分散到團聚,合金的強拉強度先升高后降低,當Al-Si共晶合金添加量為9%時,Mg-12Li-9(Al-Si)合金中脆性相Mg2Si白色顆粒團大量聚集,合金的強度和塑性都發(fā)生了不同程度的降低,Mg-12Li-7(Al-Si)綜合力學性能最佳,抗拉強度為195 MPa,伸長率接近30%。
[Abstract]:The microstructure and mechanical properties of Mg - Li alloy were studied by means of optical microscope , scanning electron microscope , transmission electron microscope and nano - indentation instrument . The tensile strength and tensile strength of Mg - 8Li - x ( Al - Si ) alloy were significantly improved . The tensile strength and elongation of Mg - 8Li - 5 ( Al - Si ) alloy were significantly improved .

【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG146.22

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本文編號：1693282