Ca對Mg-Li-Al合金組織及力學性能的影響.pdf

1、鎂鋰合金做為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有諸多優(yōu)點,例如良好的加工性能、電磁屏蔽性能和減震性能等等,因此鎂鋰合金在航空航天、電子、軍事等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
　　 根據(jù)Mg-Li二元合金相圖,當Li含量低于5.5、wt.％時,合金為密排六方結(jié)構(gòu)的α-Mg固溶體;當Li含量在5.5wt.％～11.0wt.％時,合金為α-Mg+β-Li組織;當Li含量超過11 wt.％時,則形成完全由體心立方結(jié)構(gòu)組成的β固溶體。當Li添加量低于5.5

2、wt.％時,由于鋰的加入會導致α-Mg的c/a軸比減少,因此就降低了棱柱滑移的臨界剪切應(yīng)力,使更多的滑移系被激活,從而提高了鎂合金的塑性變形能力。
　　 本論文使用真空感應(yīng)熔煉爐制備鑄態(tài)Mg-Sli-3Al-xCa(x=0,0.5,1,1.5,wt.％)合金,對鑄態(tài)合金進行熱機械加工獲得擠壓態(tài)合金,擠壓態(tài)合金在溫度為400℃時保溫4小時,然后在空氣中進行冷卻.采用美國熱電公司的IRIS IntrepidⅡ等離子發(fā)射光譜測定合金化

3、學成分,利用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡觀察合金的顯微組織,合金的相組成采用X射線衍射儀和能譜儀確定,用電子萬能試驗機和布氏硬度計測試材料的力學性能。
　　 研究了擠壓態(tài)Mg-5Li-3Al-xCa(x=0.5,1,wt.％)合金在不同溫度(373 K,398 K,423 K)和不同應(yīng)力(35 Mpa,55 Mpa,75 Mpa)下的蠕變行為。通過蠕變本構(gòu)方程的計算得到合金的應(yīng)力指數(shù)、蠕變激活能和材料結(jié)構(gòu)常數(shù),結(jié)合蠕變前后的顯微組

4、織探討合金的蠕變機制。
　　 由以上研究內(nèi)容獲得的研究結(jié)果表明:
　　 Ca的加入能夠明顯細化晶粒,當含Ca量為0.5～1wt.％時,鑄態(tài)合金的晶粒隨Ca含量的增加逐漸細化,然而,當含Ca量增加到1.5wt.％時,晶粒開始粗化。熱擠壓過程中,合金發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶,合金的晶粒進一步細化。
　　 無論在鑄態(tài)還是在擠壓態(tài)條件下,Mg-Sli-3Al-0.5Ca均比其它含鈣量的合金具有更高的力學性能,這主要是晶粒細化、A

5、l的固溶強化和AhCa的析出強化共同作用的結(jié)果。當含Ca量增加到1～1.5wt.％以后,晶界處形成了大量的(Mg,Al)2Ca共晶化合物,割裂了晶粒,合金的力學性能惡化。
　　 在所給定的試驗條件下,擠壓態(tài)Mg-5Li-3Al-0.5Ca和Mg-5Li-3Al-1Ca合金的穩(wěn)態(tài)蠕變速率隨著溫度和應(yīng)力的增加而升高。擠壓態(tài)Mg-5Li-3Al-0.5Ca合金的應(yīng)力指數(shù)(n)和蠕變激活能(Qa)的平均值分別為1.92和59.36 KJ