Al-5Ti-1B對(duì)Mg-xLi-3Al(x=5,8)合金細(xì)化機(jī)理的研究.pdf

1、鎂鋰合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，由于其具備密度低、比強(qiáng)度和比剛度高等優(yōu)良性能，在汽車、航空航天、和電子工業(yè)中得到了越來越廣泛地關(guān)注。但是，鎂鋰合金也存在強(qiáng)度較低，鑄錠縮孔縮松較多等先天缺陷，這些缺陷嚴(yán)重阻礙了鎂鋰合金在許多領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展。晶粒細(xì)化是一種能夠同時(shí)有效提高工程合金強(qiáng)度和塑性的強(qiáng)化方法。根據(jù)Hall-Petch方程可知，晶粒尺寸對(duì)于金屬材料的力學(xué)性能起到?jīng)Q定性的作用。因此，盡可能的減小金屬材料的晶粒尺寸從而得到更加優(yōu)良的力

2、學(xué)性能是很有必要的。
　　本文系統(tǒng)地研究了添加 Al-5Ti-1B中間合金細(xì)化劑的α相 Mg-5Li-3Al合金和α+β雙相 Mg-8Li-3Al合金的晶粒細(xì)化效率和細(xì)化機(jī)理及其對(duì)合金力學(xué)性能的影響。采用真空熔煉法制備了添加不同含量(0～1.5 wt％)Al-5Ti-1B中間合金的α相Mg-5Li-3Al合金和α+β雙相Mg-8Li-3Al合金。利用金相顯微鏡、XRD、SEM、EDS和電子萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)各組分合金的組織和性能進(jìn)行

3、了表征和測(cè)試。研究結(jié)果顯示，α相 Mg-5Li-3Al和α+β雙相Mg-8Li-3Al合金的平均晶粒尺寸隨Al-5Ti-1B添加量的增加而顯著減小，晶粒尺寸的減小導(dǎo)致了合金強(qiáng)度和塑性的明顯提高。當(dāng)添加1.0 wt%Al-5Ti-1B時(shí)，鑄態(tài)Mg-5Li-3Al合金的平均晶粒尺寸由120μm減小到50μm，減小幅度達(dá)58.3%；合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率分別從154 MPa和7.8%提高到216 MPa和12.2%，提高幅度分別達(dá)40.3%和

4、56.4%；鑄態(tài)Mg-8Li-3Al合金的α相組織得到明顯的細(xì)化和球化，合金抗拉強(qiáng)度和延伸率分別從138 MPa和10.2%提高到167 MPa和17.8%，提高幅度分別達(dá)21.0%和74.5%；因此，合金的強(qiáng)化機(jī)制為細(xì)晶強(qiáng)化。另外，軋制態(tài)α+β雙相Mg-8Li-3Al合金的平均晶粒尺寸由108μm減小到48μm，減小幅度達(dá)55.6%。
　　通過X射線衍射分析和能譜分析可知Al-5Ti-1B中間合金細(xì)化劑由α-Al、Al3Ti和T

5、iB2三種相組成，并且合金基體和細(xì)化劑之間沒有發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生新相。另外，合金XRD分析結(jié)果顯示沒有Al3Ti相，因此只有化合物TiB2參與了合金的晶粒細(xì)化過程。應(yīng)用以二維平面錯(cuò)配度方程為理論依據(jù)的晶體學(xué)計(jì)算和能譜分析的綜合研究方法，得到TiB2是α-Mg和β-Li有效的異質(zhì)形核中心的結(jié)論。首先，通過能譜分析發(fā)現(xiàn)在α-Mg和β-Li晶粒中均存在細(xì)小的TiB2顆粒。另外，當(dāng)晶體學(xué)位向關(guān)系選取為(0001)TiB2//(0001)α-