Al对双相Mg-Li合金组织及性能的影响研究

发布时间：2017-09-28 23:23

  本文关键词：Al对双相Mg-Li合金组织及性能的影响研究

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【摘要】：Mg-Li合金具有比重小,比强度、比刚度高,导电导热性、电磁屏蔽性能以及阻尼性能良好等一系列优点,因此,在汽车工业、通讯电子业及航空航天业等领域具有广泛的应用前景。然而Mg-Li合金因绝度强度低、热稳定性及高温抗蠕变性差等不足极大的限制了其在各个领域的应用。因此,人们通过添加合金化元素和不同的热加工手段来提高Mg-Li合金的性能。本论文以Mg-Li系合金为基础,采取“对掺法”制备了Al含量不同的双相Mg-9Li-xAl合金。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和拉伸试验机等对铸态、固溶态和挤压态合金进行微观组织形貌观察和力学性能测试,进而研究Al含量对Mg-9Li合金的微观组织及力学性能的影响机理,探究了固溶处理和挤压变形对Mg-9Li-xAl合金微观组织及力学性能的影响规律。得出如下结论:(1)铸态Mg-9Li-xAl合金基体均由α-Mg相和β-Li相组成。当添加3%的Al时,合金形成了第二相Mg_(17)Al_(12)相,而且主要分布在α相与β相的相界处。当Al含量达到6%时,合金中的第二相由Mg_(17)Al_(12)相转变为AlLi相和MgAlLi2相,且小块状AlLi相和颗粒状MgAlLi2相弥散地分布在β相基体中,层片状AlLi相分布在α相中,与α相形成共晶组织(α-Mg+AlLi)。当Al含量增加至9%时,随着合金中MgAlLi2相的消失,合金的第二相主要转变为片状AlLi相。(2)Al的添加能明显提高Mg-9Li合金的强度。且随着Al含量的增加,合金强度呈现出先增大后减小的趋势,但合金的延伸率一直降低。当合金中的Al含量为6%时,其强度达到最大,抗拉强度和屈服强度分别达到了186.5MPa和176.8MPa,相比未添加Al的Mg-9Li合金,增幅分别达到了61.1%和83.6%。(3)经过固溶处理后,Mg-9Li-xAl合金的组织发生了以下变化:当Al含量为3%时,合金中只有部分Mg_(17)Al_(12)相能够固溶到基体中;当Al含量为6%时,合金β相中MgLiAl2相能够完全固溶而块状AlLi相不能固溶,同时,在α相中弥散析出大量片状AlLi相;当Al含量为9%时,合金β相中部分层片状AlLi相固溶的同时析出少量小块状AlLi相,总体上合金中AlLi相的数量是减少的。(4)经过固溶处理后,Mg-9Li-xAl合金的硬度都有一定程度提升。当Al含量为6%时,固溶态合金α相与β相的硬度均达到最大值,其硬度值分别为80.4HV和90.6HV,与铸态合金相比,分别提升了12.4%和25.1%。此外,三种合金中β相的固溶强化效果都明显要好于α相。(5)挤压变形后,合金中晶粒得到明显细化,第二相分布更加均匀弥散,合金的综合力学性能显著提高。其中挤压态LA93合金具有较优的综合力学性能,在抗拉强度达到209.4Mpa的同时,仍然保持20.5%的塑性。
【关键词】：镁锂合金 固溶处理 挤压变形 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 镁及镁合金11-13
• 1.2.1 纯镁的性质11-12
• 1.2.2 镁合金的特点12-13
• 1.2.3 镁合金的主要分类13
• 1.3 镁锂合金的研究概况13-20
• 1.3.1 镁锂合金的国内外研究现状14-15
• 1.3.2 镁锂合金的特性15-16
• 1.3.3 镁锂合金的强化机制16-18
• 1.3.4 镁锂合金的合金化研究18-20
• 1.4 本课题的研究内容、目的及主要创新20-22
• 1.4.1 本课题的研究内容20
• 1.4.2 本课题的研究目的20-21
• 1.4.3 本课题的主要创新21-22
• 2 材料的制备及试验方法22-28
• 2.1 试验工艺流程22
• 2.2 合金成分设计22-23
• 2.3 合金试样的制备23-26
• 2.3.1 原材料23-24
• 2.3.2 合金的熔炼24-25
• 2.3.3 合金的均匀化处理25
• 2.3.4 合金的固溶处理25
• 2.3.5 合金的挤压工艺25-26
• 2.4 合金的力学性能测试26
• 2.4.1 合金的拉伸性能测试26
• 2.4.2 合金的硬度测试26
• 2.5 合金的组织性能分析26-27
• 2.5.1 合金的金相制备及观察26-27
• 2.5.2 X-射线衍射分析27
• 2.5.3 SEM观察及EDS分析27
• 2.5.4 合金的DSC测试27
• 2.6 本章小结27-28
• 3 铸态Mg-9Li-xAl合金的微观组织及力学性能研究28-42
• 3.1 铸态Mg-9Li-xAl合金的微观组织28-35
• 3.1.1 铸态合金的OM、SEM组织形貌分析28-30
• 3.1.2 铸态合金的EDS能谱、XRD分析30-34
• 3.1.3 铸态合金的DSC分析34-35
• 3.1.4 Al对铸态合金的组织影响机理35
• 3.2 铸态Mg-9Li-xAl合金的力学性能35-40
• 3.2.1 铸态合金的拉伸性能测试结果36-37
• 3.2.2 铸态合金的硬度测试结果37-38
• 3.2.3 铸态合金的拉伸断口形貌观察38-39
• 3.2.4 Al对铸态合金力学性能影响的分析39-40
• 3.3 本章小结40-42
• 4 固溶处理对铸态Mg-9Li-xAl合金的影响42-49
• 4.1 Mg-9Li-xAl合金固溶处理后的微观组织42-46
• 4.1.1 固溶态合金的XRD分析44-46
• 4.2 合金固溶处理后的显微硬度测试46-48
• 4.3 本章小结48-49
• 5 挤压态Mg-9Li-xAl合金的微观组织及力学性能研究49-58
• 5.1 均匀化热处理49
• 5.2 挤压态Mg-9Li-xAl合金的微观组织49-53
• 5.2.1 挤压态合金的OM、SEM组织形貌分析49-50
• 5.2.2 挤压态态合金的EDS能谱及XRD分析50-53
• 5.2.3 合金挤压过程中的组织演变53
• 5.3 挤压态Mg-9Li-xAl合金的力学性能研究53-57
• 5.3.1 挤压态合金的常温力学性能测试结果53-54
• 5.3.2 挤压合金断口的形貌观察54-56
• 5.3.3 挤压变形对合金力学性能影响的分析56-57
• 5.4 本章小结57-58
• 6 结论与展望58-60
• 6.1 结论58
• 6.2 展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-65
• 附录65
• A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录65
• B 作者在攻读硕士学位期间取得的科研成果目录及得奖情况65

【参考文献】

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本文编号：938682