發(fā)布時間：2020-10-26 18:30

　　 Mg-Li合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,同時還具有高比剛度、高比強(qiáng)度以及良好的電磁屏蔽性能等優(yōu)點,在航空航天、汽車、軍事和3C等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。但Mg-Li合金存在絕對強(qiáng)度低、耐腐蝕性差、成本高等缺點,極大地限制了其廣泛應(yīng)用。因此,開展高強(qiáng)Mg-Li合金成分設(shè)計、熔煉制備及形變熱處理研究,對新型高性能低成本超輕Mg-Li合金的開發(fā)與應(yīng)用具有重要的理論和工程實際意義。本文通過在雙相Mg-Li合金中添加不同含量Al-5Ti-1B、Al-12.6Si、Mg-30Ca非稀土中間合金來改變?-Mg、?-Li雙相結(jié)構(gòu)和相對含量、通過固溶于基體或形成第二相顆粒來提高M(jìn)g-Li合金的強(qiáng)度和塑韌性。本試驗采用普通重力鑄造方法熔煉制備Mg-Li合金,考察了合金在鑄態(tài)、熱處理及軋制過程中的組織轉(zhuǎn)變和非稀土中間合金元素對雙相Mg-Li合金力學(xué)性能的影響規(guī)律;采用XRD、OM、SEM/EDS、TEM對鑄態(tài)、熱處理及軋制態(tài)Mg-Li合金進(jìn)行物相成分鑒定、微觀組織觀察和斷口分析;采用Instron拉伸試驗機(jī)對合金進(jìn)行拉伸力學(xué)性能測試。主要結(jié)論如下:(1)Mg-9Li合金中分別添加微量Al-5Ti-1B、Al-12.6Si、Mg-30Ca三種中間合金后,α-Mg、?-Li雙相結(jié)構(gòu)/含量、第二相顆粒形成等微觀組織及力學(xué)性能規(guī)律差異顯著。Al-5Ti-1B能夠顯著增加Mg-9Li合金中?-Mg相的體積分?jǐn)?shù),形成以粗大?-Mg相為基體的Mg-Li雙相合金,同時生成大量的MgLi_2Al相及少量彌散分布于?-Li相晶界中的TiB_2細(xì)顆粒,使其抗拉強(qiáng)度有所提升,屈服強(qiáng)度略微下降,塑性顯著降低。Al-12.6Si能夠顯著細(xì)化Mg-9Li合金中的α-Mg相,生成大量MgLi_2Al和Mg_2Si亞微米顆粒,使α-Mg相對含量降低,Mg-9Li合金屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度提高;但由于脆硬相Mg_2Si的生成,導(dǎo)致其塑性最差。Mg-30Ca對Mg-9Li合金中的α-Mg相細(xì)化效果最佳,形成高密度納米尺度Mg_2Ca顆粒,使α-Mg相體積分?jǐn)?shù)急劇下降,合金的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度顯著提高的同時還具有優(yōu)良的塑性,其綜合力學(xué)性能最佳。(2)鑄態(tài)Mg-9Li-0.5Si(Al-12.6Si)合金中加入Ca可以有效的細(xì)化α-Mg晶粒及Mg_2Si顆粒,并形成(Mg,Al)_2Ca相,使合金的整體力學(xué)性能有所提高。隨著Ca含量從0.25 wt.%增加到1.0 wt.%,α-Mg呈現(xiàn)先細(xì)化后粗化的趨勢。當(dāng)Ca含量為0.5 wt.%時,α-Mg細(xì)化效果最明顯,在細(xì)晶強(qiáng)化和纖維強(qiáng)化的共同作用下,合金具有最優(yōu)的綜合力學(xué)性能。隨著Ca含量繼續(xù)增加到1.0 wt.%,(Mg,Al)_2Ca網(wǎng)狀共晶相形成,割裂基體,綜合性能整體下降。與鑄態(tài)合金相比,Mg-9Li-0.5Si(Al-12.6Si)-xCa(x=0.25;0.5 wt.%)合金固溶處理3 h并軋制后,晶粒均顯著細(xì)化。當(dāng)Ca含量為0.25 wt.%時,α-Mg被壓扁拉長,在固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和纖維強(qiáng)化的共同作用下,合金的抗拉強(qiáng)度明顯提升;但由于晶界處顆粒狀第二相聚集,產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致合金的塑性較差。當(dāng)Ca含量為0.5 wt.%時,α-Mg相體積分?jǐn)?shù)降低,同時顆粒狀第二相的數(shù)量也減少,合金的綜合力學(xué)性能最好。(3)鑄態(tài)Mg-8.4Li-3(Al-12.6Si)合金中加入0.5 wt.%Al-5Ti-1B可有效細(xì)化α-Mg晶粒和Mg_2Si顆粒,促進(jìn)顆粒均勻分散,使合金的強(qiáng)度明顯提高;當(dāng)Al-5Ti-1B含量提高到1.0 wt.%時,顆粒細(xì)化效果更好、TiB_2顆粒增多且分散均勻,綜合力學(xué)性能最好;但當(dāng)Al-5Ti-1B含量為1.5 wt.%時,TiB_2顆粒團(tuán)聚,降低了合金的強(qiáng)度和塑韌性。與鑄態(tài)合金相比,將加入不同含量x(Al-5Ti-1B)(x=0.5,1.0,1.5 wt.%)的Mg-8.4Li-3(Al-12.6Si)合金軋制后,α-Mg均明顯細(xì)化,強(qiáng)度提高,但由于大量第二相顆粒聚集,造成應(yīng)力集中,伸長率降低。隨著Al-5Ti-1B含量從0.5增加到1.0 wt.%,α-Mg逐漸細(xì)化,合金的強(qiáng)度逐漸升高。但當(dāng)Al-5Ti-1B中間合金的含量為1.5 wt.%時,α-Mg粗化,強(qiáng)度有所降低;當(dāng)Al-5Ti-1B中間合金的含量為1.0 wt.%時細(xì)化效果最明顯,綜合力學(xué)性能最好。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TG146.22
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 鎂及鎂合金
        1.1.1 鎂及鎂合金特點及用途
        1.1.2 鎂合金研究進(jìn)展
        1.1.3 鎂合金塑性加工
    1.2 Mg-Li合金概述
        1.2.1 Mg-Li合金特點及用途
        1.2.2 合金元素對Mg-Li合金的作用
        1.2.3 Mg-Li合金研究進(jìn)展
        1.2.4 存在問題
    1.3 本文選題及研究內(nèi)容
        1.3.1 本文選題
        1.3.2 主要內(nèi)容
第二章 材料制備與分析表征
    2.1 試驗方案
    2.2 試驗材料
        2.2.1 試驗原料
        2.2.2 合金成分設(shè)計
    2.3 材料制備
        2.3.1 合金熔煉
        2.3.2 熱處理
        2.3.3 軋制變形
    2.4 組織分析與性能測試
        2.4.1 金相顯微鏡組織觀察
        2.4.2 掃描電子顯微鏡組織分析
        2.4.3 X-射線衍射物相分析
        2.4.4 透射電子顯微鏡微觀組織分析
        2.4.5 力學(xué)性能測試
第三章 微量中間合金對鑄態(tài)Mg-9Li雙相合金微觀組織及力學(xué)性能的影響
    3.0 引言
    3.1 中間合金組織分析
    3.2 微量Al-5Ti-1B/Al-12.6Si/Mg-30Ca對鑄態(tài)Mg-9Li合金微觀組織的影響
    3.3 微量Al-5Ti-1B/Al-12.6Si/Mg-30Ca對鑄態(tài)Mg-9Li合金力學(xué)性能的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Mg-30Ca與 Al-5Ti-1B對 Mg-9Li-0.5Si（Al-12.6Si）合金微觀組織及力學(xué)性能的影響
    4.1 引言
    4.2 Mg-9Li-0.5Si（Al-12.6Si）-xCa（Mg-30Ca）合金的組織轉(zhuǎn)變與力學(xué)行為
        4.2.1 鑄態(tài)Mg-9Li-0.5Si（Al-12.6Si）-xCa（Mg-30Ca）合金的微觀組織與力學(xué)性能
        4.2.2 固溶態(tài)Mg-9Li-0.5Si（Al-12.6Si）-0.25Ca（Mg-30Ca）合金組織轉(zhuǎn)變與力學(xué)行為
        4.2.3 軋制Mg-9Li-0.5Si（Al-12.6Si）-xCa（Mg-30Ca）合金組織轉(zhuǎn)變與力學(xué)行為
    4.3 鑄態(tài)Mg-9Li-0.5Si（Al-12.6Si）-0.5（Al-5Ti-1B）合金的微觀組織與力學(xué)性能
    4.4 本章小結(jié)
第五章 Al-5Ti-1B與 Mg-30Ca對 Mg-8.4Li-3（Al-12.6Si）合金組織及力學(xué)性能的影響
    5.1 引言
    5.2 Mg-8.4Li-3（Al-12.6Si）-x（Al-5Ti-1B）合金組織轉(zhuǎn)變與力學(xué)行為
        5.2.1 鑄態(tài)Mg-8.4Li-3（Al-12.6Si）-x（Al-5Ti-1B）合金微觀組織與力學(xué)性能
        5.2.2 軋制態(tài)Mg-8.4Li-3（Al-12.6Si）-x（Al-5Ti-1B）合金微觀組織與力學(xué)性能
    5.3 鑄態(tài)Mg-8.4Li-3（Al-12.6Si）-1.0Ca（Mg-30Ca）合金微觀組織與力學(xué)性能
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 武衛(wèi)莉;陳喆;;硅橡膠/氟橡膠并用膠的制備及力學(xué)性能[J];高分子通報;2017年09期

2 李鴻瑋;;城市生活垃圾的力學(xué)性能測試探討[J];高考;2016年27期

3 賀向清;;當(dāng)前力學(xué)性能測試技術(shù)發(fā)展概況[J];科學(xué)家;2017年11期

4 王從祥,劉仙山,龍滿林;預(yù)退火處理對奧貝球鐵力學(xué)性能的影響[J];熱加工工藝;2003年01期

5 梅興波;織物力學(xué)性能研究的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法[J];北京紡織;2000年04期

6 ;力學(xué)性能二級人員取證復(fù)習(xí)參考題(之三)解答[J];理化檢驗(物理分冊);1998年04期

7 ;力學(xué)性能二級人員取證復(fù)習(xí)參考題(之一)解答[J];理化檢驗(物理分冊);1997年12期

8 王松林;;船軸的熱處理及其力學(xué)性能[J];大型鑄鍛件;1987年03期

9 馬眷榮;黎曉瑞;趙宏;金宗哲;;ZrO_2/Al_2O_3陶瓷的力學(xué)性能評價Ⅰ:高溫彈性模量[J];建筑材料科學(xué)研究院院刊;1987年01期

10 王鳴義;王均平;;滌綸后加工過程與成品力學(xué)性能[J];金山油化纖;1987年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 文乾乾;磁流變彈性體磁致力學(xué)性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

2 王云鵬;剪切變硬復(fù)合材料的力學(xué)行為研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

3 賈桂龍;Mg-Y-(Nd)-Sm-Zr合金微觀組織演變及力學(xué)性能研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2019年

4 陳凌峰;基于多種測量方法的動脈系統(tǒng)區(qū)域性力學(xué)性能研究[D];太原理工大學(xué);2019年

5 方秀榮;固體氧化物燃料電池力學(xué)性能與長期性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

6 曹勇;多軸向經(jīng)編復(fù)合材料等效力學(xué)性能預(yù)測方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2017年

7 馮麗佳;新型沙漏金屬點陣結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能與強(qiáng)化機(jī)理[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

8 李大光;碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的微觀組織結(jié)構(gòu)與高溫力學(xué)性能[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

9 張呈呈;鎂—鋁—鋅/錫系合金變形組織演變規(guī)律與力學(xué)性能研究[D];吉林大學(xué);2018年

10 段志偉;混雜改性樹脂及其纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 刁雨薇;Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Nb-W-Si高溫鈦合金700℃拉伸行為研究[D];北京有色金屬研究總院;2019年

2 羅金亮;熱塑性樹脂基碳纖維復(fù)合材料的制備及其力學(xué)性能研究[D];安徽工程大學(xué);2019年

3 吳兆虎;納米多孔銅膜的制備及其力學(xué)性能研究[D];西安理工大學(xué);2019年

4 李娜;三維針刺復(fù)合材料的力學(xué)性能研究[D];西安理工大學(xué);2019年

5 欒偉;治療OVCFs人工骨仿生材料的制備和其力學(xué)性能研究[D];新疆醫(yī)科大學(xué);2019年

6 沈威武;Mg-10Gd-xY-1.0Zn-0.5Zr鑄造鎂合金的顯微組織和力學(xué)性能研究[D];重慶理工大學(xué);2019年

7 岳春艷;OMMT-Al_2O_3/PUE復(fù)合材料的制備及力學(xué)性能研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2019年

8 王家寧;Sn變質(zhì)Mg-3Al-0.5SiO_2復(fù)合材料組織及力學(xué)性能研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2019年

9 田夢云;基于細(xì)觀尺度的混凝土單軸力學(xué)性能的數(shù)值計算[D];太原理工大學(xué);2019年

10 楊璠;中間合金對雙相Mg-Li合金微觀組織與力學(xué)性能的影響[D];太原理工大學(xué);2019年

本文編號：2857358