隨著航空航天、汽車工業(yè)、電子科技等領域對于高性能輕質材料日益增長的需求,人們開始將目光聚集到鎂鋰合金的研究與應用開發(fā)上。但鎂鋰合金也因為其強度及工藝性能相對較低,不能滿足應用要求等問題而限制了更為廣泛的應用。本文以鑄造Mg-Li-（Zn）-Re合金為研究對象,進行第二相析出相關熱力學計算并結合實驗結果對合金組織進行分析,研究合金成分、冷卻速度對組織的影響,研究不同合金元素組成和不同鑄造工藝參數對鎂鋰合金流動性與充型能力的影響規(guī)律,得出以下結論:通過使用Miedema生成焓模型結合TOOP幾何模型應用在三組元成分的熱力學計算,對合金中各組元的活度、部分析出相的吉布斯自由能隨溫度變化情況進行研究。結果顯示在Mg-Li-Zn三元合金中,二元Mg Zn相的析出溫度隨三元合金中的Li組元含量的提高而降低,在保持Zn組元成分不變的情況下,將三元合金中的Li含量（wt.%）由2%提高至7%的過程中,Mg Zn相的析出溫度由520K降至454K,降低了12.69%。在Mg-Li-Y三元合金中,對Mg₂Y、Mg₂₄Y₅兩種二元相進行了熱力... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Mg-Li二元合金相圖[18]

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-9-金進行相平衡體系討論和研究的，并經過不懈努力成功的繪制出在部分溫度下三元相圖的等溫截面。并后續(xù)通過實驗驗證和檢測分析發(fā)現了存在于基體中的三元相(MgLiZn)，通過研究合金基體中α相和β相固溶體在界面處的組成和相關系，經研究猜測在(MgLiZn)相中還存在有另一狀態(tài)的三元MgLi2Zn化合物(’P相)。’相在合金中不穩(wěn)定存在，處于非平衡狀態(tài)，并用其晶胞參數發(fā)生的變化對這一想法進行證實。為了從相關系變化上更加清楚三元系合金凝固過程中時效和穩(wěn)定性等問題，weinberg[32]測試了100~400℃下四個等溫截面圖（見圖1-2），并指出兩種不同的相轉換路徑：→+’（2）（1-1）→-Mg++’（1-2）Clark[33]等用Debye-Scherrer法研究了Mg-19.5Li-18.72Zn（wt.%）合金中的相關系，認為’相最終會分解產生LiZn相。之后，日本學者山本后之[34]對Mg-11Li-10Zn（wt.%）在通過使用透射電子顯微鏡（TEM）對完成淬火后的合金的時效析出相的生成順序的改變進行了研究，并最終總結出了與Clark不一樣的結論，他認為正確的轉換應該為→’（2）→→+（），時效強化相’是不能穩(wěn)定存在的，會隨著時效時間而發(fā)生結構改變’相會發(fā)生粗化過程并最終轉變成為穩(wěn)定性更高的相，產生了時效軟化作用。圖1-2Mg-Li-Zn三元合金相圖[32]a)373K時等溫截面b)673K時等溫截面a)b)

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-10-（2）Zr鋯元素的影響元素Zr最顯著的特點是它可以對鎂鋰合金的晶粒組織起到強有效的細化效果，這與-Zr的晶體結構有關，-Zr與鎂同為密排六方結構晶型，并且晶格常數也非常接近，這樣相近的結構決定了在合金凝固的過程中-Zr能夠優(yōu)先析出并作為-Mg異質形核核心來提高形核率，起到對晶粒生長過程的抑制作用，從而實現晶粒變細小的效果[35]。晶粒在被細化后，相同體積內存在的晶粒數量就會增多，合金在變形過程中變形可以作用到更多的晶粒上，減少變形引起的應力集中和裂紋傳播，使合金的強度和性能得到改善。1.4.2稀土元素對鎂鋰合金的作用稀土元素無論在黑色金屬還是有色金屬的熔煉中都起到不可或缺的強化及其他作用，在Mg-Li合金中添加各類稀土元素可以起到以下效果：（1）細化晶粒作用稀土元素通常在鎂鋰合金中的溶解度要大于一般的金屬元素（見圖1-3），且原子序數越大的Re元素對Mg-Li合金可以起到更加明顯的固溶強化作用和時效效果[36]。合金中加入少量的Re元素就可以使合金界面前沿的過冷度顯著增大。稀土元素一般可以通過在基體中成為異質形核的核心質點，有益于形核繼而得到細小的晶粒組織。還可以通過不同元素間發(fā)生反應生成各類金屬間化合物來對合金基體起到第二相強化效果來提高合金的強度。稀土元素不僅可以細化合金組織的晶粒大小，在后續(xù)合金的熱處理過程中也能夠起到作用。也有學者認為，生成的稀土化合物對合金組織中晶粒的長大的抑制作用是晶粒細化的主要原因[37]。圖1-3稀土元素與鎂元素間的關系[36]a)稀土元素在鎂中的固溶度b)稀土元素與鎂原子的原子半徑差a)b)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鎂鋰合金強化行為研究進展[J]. 蔡祥,喬巖欣,許道奎,李傳強,楊蘭蘭,周慧玲.  材料導報. 2019(S2)
[2]鎂合金的流動性及充型能力研究綜述[J]. 孫健,蒙毅,楊錢峰,楊越,曹雷剛.  熱加工工藝. 2019(11)
[3]最輕的實用結構鎂-鋰合金[J]. 林奔,宋凌峰,王祝堂.  輕合金加工技術. 2018(05)
[4]鎂鋰合金在機載電子設備輕量化結構設計中的應用[J]. 韓鐘劍,葉林梅,李兵強,劉文超.  艦船電子對抗. 2017(03)
[5]Mg-Li合金研究現狀及其發(fā)展趨勢[J]. 鄭曉東,董天順,王拓,李小兵,劉金海,李國祿.  輕合金加工技術. 2017(02)
[6]航天用超輕鎂鋰合金研究進展[J]. 馮凱,李丹明,何成旦,陳學康.  特種鑄造及有色合金. 2017(02)
[7]稀土鎂合金強韌性設計與開發(fā)[J]. 曾小勤,史梟穎.  航空材料學報. 2017(01)
[8]高強鎂合金組織細化方法研究現狀[J]. 萬迪慶,袁艷平,周新建.  材料導報. 2015(09)
[9]固溶時效處理對軋制態(tài)Mg-12Li-2Al-1Zn合金組織與性能的影響[J]. 賈玉鑫,黃金亮,馮劍.  金屬熱處理. 2014(01)
[10]合金元素對鎂合金性能影響[J]. 危少景,魏亮新.  科技視界. 2013(26)

博士論文
[1]鎂鋰稀土合金的制備及性能研究[D]. 王濤.哈爾濱工程大學 2008
[2]自生準晶增強Mg-Zn-Gd基合金組織和力學行為的研究[D]. 劉勇.上海交通大學 2007

碩士論文
[1]準晶增強Mg-Zn-Y-Zr合金組織與力學性能的研究[D]. 卜志強.中北大學 2018
[2]稀土Y、Gd對鎂鋰合金組織及性能的影響[D]. 杜鵬.東北大學 2014
[3]Mg-9.3Li-1.79Al-1.61Zn合金超塑性研究[D]. 夏飛.東北大學 2014
[4]Mg-Y-Nd-xGd稀土鎂合金的組織與性能[D]. 興成堯.哈爾濱工業(yè)大學 2007
[5]鎂合金的熱力學性質計算研究[D]. 周鴻翼.重慶大學 2006
[6]Mg-Zn-Y合金中的準晶相及準晶增強鎂合金[D]. 萬迪慶.西北工業(yè)大學 2006



本文編號：3303358