鎂鋰合金成分和處理工藝對變形機制及性能的影響.pdf

1、隨著航空航天、汽車工業(yè)以及電子等領(lǐng)域?qū)p量化的需求，使得具有密度低、比強度高、電磁屏蔽能力強等優(yōu)點的鎂合金具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，Mg合金的室溫塑性較差是制約其廣泛應(yīng)用的主要因素之一。將Li加入到Mg中形成迄今為止最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料Mg-Li合金可以顯著提高合金的室溫塑性，因此本論文以Mg-Li合金為研究對象，全面探討其塑性變形機制。但是 Li的加入同時使得合金的強度顯著下降不能滿足工業(yè)應(yīng)用的需求，而合金化是提高Mg-Li合金強度最為

2、有效的方法之一。此外，Mg-Li合金的耐腐蝕性能差也是限制其廣泛應(yīng)用的另外一個因素，而表面處理是提高 Mg-Li合金耐腐蝕性能最為直接、有效的方法。
　　針對以上提到的問題，本論文主要從提高Mg-Li基合金強度、塑性及鍍層適應(yīng)性的角度出發(fā)，開展了二元、三元和四元Mg-Li基合金的顯微結(jié)構(gòu)、變形機制及其性能研究，并對Mg-Li基合金表面化學(xué)鍍鎳磷方法進行了研究。結(jié)果表明：
　?。?）對于具有α相的Mg-3Li基及Mg-9Li基

3、合金，在熱機械處理過程中主要形成基面織構(gòu)，而Mg-9Li基合金的基面織構(gòu)強度較Mg-3Li基合金要弱的多，同時非基面滑移開動。Mg-9Li-(6Al)合金中的滑移模式為基面滑移首先開動，然后錐面滑移開動，隨著軋制變形量的進一步增加，錐面滑移的活度降低；在含Er的Mg-9Li基合金中，非基面滑移主要為柱面滑移。對于具有β相的Mg-9Li基及Mg-15Li基合金，在軋制變形量為40％時，二元Mg-9Li合金主要表現(xiàn)為強的ε線織構(gòu)，Mg-15

4、Li合金主要表現(xiàn)為α和ε線織構(gòu)；加入Al后的Mg-9,15Li-6Al合金主要為α，γ，ε及ε線織構(gòu)。隨著軋制變形量增加到75%，所有Mg-9Li基及Mg-15Li基合金都主要為ε、δ及ε線織構(gòu)。相對于單相的Mg-3Li基、Mg-15Li基合金，雙相的Mg-9Li基合金在變形過程中會產(chǎn)生兩相間的協(xié)同變形使得應(yīng)力在α相與β相的傳播分配，同時兩相界面對位錯的釘扎和裂紋的擴展有很大的阻礙作用，因此雙相Mg-9Li基合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能。

5、r>　　（2）在二元合金基礎(chǔ)上添加Al元素構(gòu)成三元Mg-Li-Al合金顯著提高了合金的強度，但是同時降低了合金的塑性。這主要與Al的加入形成MgLiAl2，AlLi第二相粒子強化有關(guān)。鑄態(tài) Mg-Li-Al合金呈現(xiàn)出正的拉伸壓縮屈服不對稱性，這主要是由于在拉伸過程中的{1012}孿生激活應(yīng)力比在壓縮時的低。另外，隨著Li含量的增加，拉伸/壓縮屈服強度也逐步增加，這主要可歸因于{1012}孿生的臨界剪切應(yīng)力(CRSS)升高；將Er加入到M

6、g-Li-Al合金中構(gòu)成Mg-Li-xAl-xEr合金可以在保持Mg-Li-Al基合金強度的基礎(chǔ)上顯著提高合金的塑性。這主要與 Er的加入弱化了基面織構(gòu)，促進了柱面滑移以及形成了均勻分布的細(xì)小AlLi，Al3Er第二相粒子有關(guān)；此外，Er的加入同時顯著提高了合金的耐腐蝕性能。
　?。?）相對單向軋制，交叉軋制對合金有顯著的形變強化作用，這主要歸因于應(yīng)變路徑的改變使得合金中的α相在β相上的分布沒有規(guī)律，相互交互成網(wǎng)狀，同時交叉軋制使

7、得第二相粒子數(shù)量增加從而使得強度顯著提高。但是由于基體相的取向無序，均勻塑性變形受阻，使得塑性顯著下降。
　　（4）單α相 Mg-3Li及(α+β)雙相 Mg-9Li-6Al-6Er合金在拉伸變形后基面織構(gòu){0002}<1100>強度降低，同時伴隨著弱的{1120}<1100>織構(gòu)組分出現(xiàn)。合金在拉伸加載-卸載過程的應(yīng)力-應(yīng)變曲線中在塑性應(yīng)變?yōu)?%時有明顯的滯后回線的出現(xiàn)，主要歸因于在卸載過程中出現(xiàn)的{1012}孿生的滯彈性行為。

8、單相 Mg-3Li合金的{10.0}晶面的晶格應(yīng)變在應(yīng)力為84.5 MPa時達(dá)到飽和，在應(yīng)力增加到132.6 MPa（塑性變形開始點)時劇烈下降，表明柱面滑移在屈服點附近開動；不同晶面隨變形模式的轉(zhuǎn)變發(fā)生軟/硬取向的改變，應(yīng)力在軟/硬取向的晶粒中重新分配；雙相Mg-9Li-6Al-6Er合金中由于α相與β相共存，α相在變形的過程中同時還受到α相的制約，當(dāng)?相的晶粒在變形過程中應(yīng)力達(dá)到極限后，?相不會馬上發(fā)生變形失穩(wěn)，而是將應(yīng)變傳播到相鄰