【摘要】：Mg-Li合金作為迄今為止最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,在節(jié)能減排、追求輕量化的時代背景下,受到國防科技、航天航空、汽車、電器與通信、體育器材等諸多領(lǐng)域中的研究者和各級科技管理部門廣泛的關(guān)注。但目前Mg-Li合金絕對強度較低,高溫抗蠕變性能和耐腐蝕性也很差,大大制約了鎂鋰合金的應用。已有研究指出,在鎂合金中添加入Y,不僅可以提高其常溫力學性能,而且還可以形成具有較高熔點的第二相,改善合金的熱穩(wěn)定性。近年來,在Mg-Y-Zn系合金中發(fā)現(xiàn)的LPSO相因其對合金力學性能和耐高溫及耐腐蝕性的顯著改善作用,對其研究也越來越受關(guān)注。本論文以雙相Mg-Li合金為研究對象,通過對摻法制備出Mg-6.5Li-xY-yZn試驗合金,并對合金進行擠壓變形制備擠壓態(tài)試驗合金,利用光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)以及X射線衍射儀(XRD)等手段對試驗合金的微觀組織進行表征及分析,研究了不同Zn、Y元素添加量對Mg-6.5Li-xY-yZn合金微觀組織及力學性能的影響規(guī)律;探討了擠壓變形對合金組織及性能的影響規(guī)律,系統(tǒng)研究和分析了擠壓態(tài)試驗合金的腐蝕行為。主要的研究結(jié)果如下:(1)鑄態(tài)Mg-6.5Li-xY-yZn試驗合金的微觀組織均主要由α-Mg相和β-Li相以及分布在α-Mg晶界和α-Mg/β-Li相界處的第二相組成。Zn、Y元素的加入對α-Mg相有明顯的球化作用。(2)結(jié)合SEM能譜以及XRD物相分析,確定Mg-6.5Li-0.8Y合金中的第二相主要為Mg_2Y相;Mg-6.5Li-0.8Y-0.3Zn合金中呈精細條紋狀的第二相為長程有序結(jié)構(gòu)相X-Mg_(12)ZnY;Mg-6.5Li-1.0Y-1.0Zn合金中顆粒狀彌散分布的第二相主要為W-Mg_3Zn_3Y_2相。(3)與鑄態(tài)合金相比,擠壓態(tài)合金的組織得到明顯細化,沿擠壓方向上,α-Mg相和β-Li相均被拉長為細條狀,試驗合金中的第二相也被破碎分布在α-Mg/β-Li相界處。室溫拉伸試驗結(jié)果顯示,與鑄態(tài)相比,擠壓態(tài)試驗合金的綜合力學性能得到了較大提高。(4)采用腐蝕失重法、析氫集氣實驗等方法對擠壓態(tài)Mg-6.5Li-xY-yZn合金的耐腐蝕性能進行了測試,結(jié)果表明:具有長程有序結(jié)構(gòu)相的Mg-6.5Li-0.8Y-0.3Zn合金具有最好的耐腐蝕性能,其腐蝕失重速率最小,析氫速率也最小。在電化學性能測試中,通過測定三組試驗合金的極化曲線得出:Mg-6.5Li-0.8Y-0.3Zn合金的自腐蝕電位最高,腐蝕電流最小,合金表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性能。(5)通過SEM對擠壓態(tài)試驗合金在3.5 wt.%NaCl溶液中浸泡48 h的表面腐蝕形貌進行分析,結(jié)果顯示:Mg-6.5Li-0.8Y-0.3Zn合金的耐腐蝕性能最好,表面呈均勻且細小的點蝕特征;耐腐蝕性能最差的Mg-6.5Li-0.8Y合金表面出現(xiàn)了大量很深的腐蝕坑,呈剝落狀態(tài);Mg-6.5Li-1.0Y-1.0Zn合金的表面則呈現(xiàn)出局部腐蝕的特征。
【圖文】：

合金的力學性能也將發(fā)生相應變化。如圖1.1 所示，當 Li 含量小于 5.7 時，鎂鋰合金為 （Li 在 Mg 內(nèi)的固溶體）單相組織；當 Li 含量在 5.7~10.3% 時，鎂鋰合金為 +β 雙相組織。各種成分的二元合金在固相溫度范圍內(nèi)均不發(fā)生相變。因此，鎂鋰二元合金是典型的不可熱處理合金，無法通過熱處理提高合金的性能。圖 1.1 鎂鋰合金相圖Fig.1.1 The diagram of Mg-Li alloy1.1.2 鎂鋰合金的研究歷史與現(xiàn)狀[8-11]20 世紀初期，德國學者 Masing 首先發(fā)現(xiàn)了鎂和鋰相互作用時的相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。20 世紀 40 年代中期，，美、德、英三國學者相繼測定了 Mg-Li 二元相圖。20 世紀60 年代，F(xiàn)reeth 等才提出了相對比較完整和精確的 Mg-Li 平衡相圖

慶大學碩士學位論文 1 緒 出來，在合金基體中獲得彌散析出的強化相，同時抑制鋰元素的擴散，從而合金的強度以及耐高溫性能。代表性的三元合金是 Mg-Li-Al 系和 Mg-Li-Zn 系①Mg-Li-Al 系合金Al 是 Mg-Li 合金中最主要的合金元素之一。鋁的熔點（660℃）和鎂相近，易于熔煉；鋁的密度也較小，使其形成的合金密度增加的不多。Al 在固態(tài) Mg 中有較大的固溶度，且隨溫度降低而顯著減少。圖 1.2 為 Mg-Li 200℃時的等溫截面圖�？梢钥闯鰧τ� Li<10%（原子百分比，下同）時的合金Al<3%時組織為單相 ，當Al<3%時組織為 +（γMg17Al12）。對于Li為10%~18合金，當 Al>1.5%~3% 時合金組織為 +η（AlLi）。對于 Li 含量為 18.4%~30%晶合金，當 Al<1.5% 時組織無明顯變化，Al>1.5% 時合金組織為 +β+AlLi。 Li>30% 的 β 合金，Al<2% 時仍為單相 β 組織，Al>2%時可產(chǎn)生 AlLi 相。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22

【參考文獻】

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4 萬迪慶;袁艷平;周新建;;高強鎂合金組織細化方法研究現(xiàn)狀[J];材料導報;2015年09期

5 趙懌;董剛;趙博;;鎂合金在航空領(lǐng)域應用的研究進展[J];有色金屬工程;2015年02期

6 張新;張奎;;鎂合金腐蝕行為及機理研究進展[J];腐蝕科學與防護技術(shù);2015年01期

7 李彩虹;陳樂平;尹健;;長周期結(jié)構(gòu)鎂合金的研究進展[J];鑄造技術(shù);2014年11期

8 易泓宇;彭曉東;姜軍偉;李俊辰;余遠清;;Mg-9Li-3Al-1.6Y合金顯微組織、力學性能及耐腐蝕性研究[J];稀有金屬;2013年06期

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10 張光志;顏愛娟;朱雪梅;;AZ31鎂合金在Na_2SO_4溶液中的電化學腐蝕行為[J];大連交通大學學報;2012年04期

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3 黃亮;鋁和稀土元素對鎂合金在NaCl溶液中腐蝕行為的影響[D];中國科學院上海冶金研究所;2001年

本文編號：2588669