發(fā)布時間：2020-06-30 09:40

【摘要】：鎂及鎂合金是至今用到的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,它具有低密度、高比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)良的機(jī)械加工性能、良好的導(dǎo)熱性以及優(yōu)異的電磁屏蔽性能這些特點(diǎn),但其強(qiáng)度低,這限制了它成為常用的結(jié)構(gòu)材料。于是人們在純鎂中添加不同的合金元素以提升它的性能。本文采用真空熔煉的方法制備出微合金化的鎂鋰合金鑄錠,通過向Mg-14Li-3Al合金中添加Y、Sc、Zr等合金元素,利用這些合金化元素與合金中含量較高的Al元素形成盡可能多的第二相以改善其力學(xué)性能,通過后期熱軋?zhí)幚韺Φ玫降蔫T態(tài)合金進(jìn)行形變強(qiáng)化。利用金相顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡研究了合金的顯微組織變化,采用萬能電子拉伸機(jī)、顯微硬度計等儀器測試了合金的力學(xué)性能,主要研究內(nèi)容及研究結(jié)果如下:在Mg-14Li-3Al合金中添加5種不同成分的Y、Sc和Zr,研究得到的鑄態(tài)Mg-14Li-3Al-1Y-0.2xSc-0.1xZr合金的微觀組織與力學(xué)性能。之后將鑄態(tài)Mg-14Li-3Al-1Y-0.2xSc-0.1xZr合金在200℃下以4種壓下量進(jìn)行熱軋,觀察形變強(qiáng)化后合金的微觀組織并測試其力學(xué)性能,得到微觀組織和力學(xué)性能的關(guān)系。在鑄態(tài)Mg-14Li-3Al合金中添加Y、Sc、Zr能減小合金的平均晶粒尺寸和形成新的析出相。Y和Sc能夠與合金中的Al形成Al_3Sc-Al_2Y復(fù)合粒子,隨著稀土添加量的增多,在合金中形成的Al_3Sc-Al_2Y復(fù)合粒子的析出量也在增多。在添加稀土含量為1Y-0.2Sc-0.1Zr、1Y-0.4Sc-0.2Zr、1Y-1.0Sc-0.5Zr的合金中還存在一種含有AlSc_2的相。當(dāng)Zr含量低于0.4%時,Zr全部固溶在基體中;當(dāng)Zr含量等于0.5%時,超出固溶度的Zr開始大量偏聚。稀土元素的加入使鑄態(tài)Mg-14Li-3Al合金的強(qiáng)度和硬度得到提升,但是卻降低了它的塑性。提高鑄態(tài)合金強(qiáng)度的原因是稀土元素的固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化以及形成的析出相的彌散強(qiáng)化。添加稀土元素降低合金塑性的原因是在熔煉合金的過程中不可避免的引入夾渣和缺陷,加上稀土元素的固溶和形成第二相引起合金內(nèi)部的應(yīng)力集中和缺陷,導(dǎo)致了鑄態(tài)合金塑性的下降。鑄態(tài)Mg-14Li-3Al-1Y-0.2xSc-0.1xZr合金板材在經(jīng)過200℃熱軋?zhí)幚砗?合金的強(qiáng)度和硬度明顯提高,塑性得到改善。最終,綜合力學(xué)性能最好的合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)到186 MPa,比鑄態(tài)Mg-14Li-3Al合金提高了51 MPa;屈服強(qiáng)度達(dá)到171MPa,比鑄態(tài)Mg-14Li-3Al合金提高了51 MPa;延伸率達(dá)到24.8%,比鑄態(tài)Mg-14Li-3Al合金提升了個6.2個百分點(diǎn)。硬度值最高的是經(jīng)80%壓下量熱軋的2號合金,達(dá)到72HV0.2,比鑄態(tài)時提升了13HV0.2。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22
【圖文】：

圖 1.1 Mg-Li 二元平衡相圖.1 鎂鋰合金的發(fā)展鎂鋰合金自被發(fā)現(xiàn)以來就引起科學(xué)界的不斷探索，科學(xué)家們一直試圖將其特性領(lǐng)域中。冷戰(zhàn)時期，鎂鋰合金的獨(dú)特性能引起了處在軍備競賽狀態(tài)的美蘇兩國的重視，鎂鋰合金的主要研究成果也出自這兩個國家，美國 NASA 開發(fā)了 M113 型裝甲體用鎂鋰合金和 LA141 合金，并將其作為當(dāng)時航空材料的標(biāo)準(zhǔn)。1950 年前后美國的科學(xué)家就嘗試通過合金化來改善鎂鋰合金的低強(qiáng)度和提高它的熱穩(wěn)定性卻不盡人意。1960 年左右鎂鋰合金的研究進(jìn)入低潮期，但從未停下腳步。1960-美國洛克希德導(dǎo)彈與航空公司和美國國際商業(yè)機(jī)器公司根據(jù)美國宇航局提供的LA141 合金進(jìn)行了深入探索，使鎂鋰合金在航天飛機(jī)土星五號運(yùn)載火箭的零部應(yīng)用，使火箭整體減重約 20kg，極大地減少了火箭需要攜帶的燃料[40,41]。1965 年前后至 1990 年前后，前蘇聯(lián)科學(xué)家研究出了 MA21、MA18 等高強(qiáng)可

圖 3.1 鑄態(tài) Mg-14Li-3Al 合金（0 號）的金相組織(a)50× （b）200×從鎂鋰相圖可以得出 Mg-14Li-3Al 合金是鎂溶于鋰中形成的β相固溶體。由圖 以看出，除了一些腐蝕坑外，并無明顯的第二相，Mg-14Li-3Al 鑄態(tài)合金為單相結(jié)構(gòu)粒粗大且形狀各異，晶粒大小不一，晶界較為清晰，邊界形狀呈多邊形，多邊形各接近直線。通過放大 50 倍的金相組織照片利用截線法計算出來的鑄態(tài) Mg-14Li-3金的平均晶粒尺寸為 565μm。．1 號（Mg-14Li-3Al-1Y-0.2Sc-0.1Zr）(a) (b)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2735168