Mg-Li-Zn-Gd合金微观组织与力学性能研究

发布时间：2020-04-18 23:29

【摘要】：镁锂合金是目前为止最轻的金属结构材料,具有低密度、比强度高、良好的塑韧性等,在汽车、电子、航空航天和医疗器械等领域有着非常广泛的运用前景。但镁锂合金绝对强度较低,耐腐蚀性较差极大地限制了更加广泛地运用。合金化是镁锂合金中一种非常重要的强化方式,Zn元素是镁合金中常用的合金化元素,起到固溶强化的作用。本文在Mg-Li-Zn系合金的基础上通过添加不同含量的稀土元素Gd,采用对掺法制备了Mg-7Li-3Zn-xGd(x=1,5)、Mg-5Li-3Zn-xGd(x=3,7)四种成分合金,运用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、EDS能谱仪对这四种成分合金的铸态、挤压态微观组织及相组成进行了分析。测试了铸态、挤压态合金的常温拉伸性能,并对断口进行了分析。本文的研究结果如下:(1)Mg-7Li-3Zn-xGd(x=1,5)合金主要由四种相组成:岛状α-Mg相、β-Li相、颗粒状和层片状的W相、细线状和网状的Mg_5(Zn,Gd)相。Mg-5Li-3Zn-3Gd组织中主要由α-Mg相、W相和Mg_5(Zn,Gd)相组成,Mg-5Li-3Zn-7Gd合金中主要由四种相组成:α-Mg相、W相、Mg_5(Zn,Gd)相和X相(LPSO相)。(2)铸态Mg-Li-Zn-Gd合金经过挤压变形后,合金的晶粒得到细化,第二相被挤碎,分布的位置基本不变。铸态Mg-7Li-3Zn-xGd(x=1,5)合金在挤压过后α-Mg、β-Li相被拉长,合金发生动态再结晶,β-Li相内出现了大量细小的等轴晶粒。(3)挤压态Mg-7Li-3Zn-1Gd合金抗拉强度为211MPa,延伸率为25.6%;挤压态Mg-7Li-3Zn-5Gd抗拉强度为225MPa,延伸率为22.6%。当Gd含量从1wt.%增加到5wt.%后,抗拉强度提高了14MPa,延伸率下降了3%。(4)挤压态Mg-5Li-3Zn-3Gd合金抗拉强度为214MPa,延伸率为16.0%;挤压态Mg-5Li-3Zn-7Gd合金抗拉强度为251MPa,延伸率为15.2%。当Gd含量从3wt.%增加到7wt.%后,抗拉强度增加了37MPa,延伸率基本保持不变。(5)四种成分铸态合金的拉伸断口形貌呈现典型的脆性断裂特征,挤压态Mg-Li-Zn-Gd合金的断口形貌中出现了大量的等轴韧窝,韧窝底部出现第二相粒子,呈现塑性断裂特征。
【图文】：

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重庆大学硕士学位论文 1 绪论塑性有很大的影响，往往滑移系越多，晶体的塑性就越好，反之就越差[8]。而密排六方金属的滑移系少，很难使晶粒的变形彼此协调，所以它们的塑形差，冷加工困难。研究表明，当温度低于 225oC 时，镁的主要滑移系为{0001}<1120>，次生滑移系为{1010}<1120>，高于 225oC 时，滑移系还可以在{1011}<1120>上进行。孪晶主要出现在{1012}晶面簇上，二次孪晶出现在{3034}晶面簇上。在高温下，在{1013}晶面簇上也可能出现孪晶[9]。

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1（Mg-8Li-5Al-4Cd-1.5Zn）和 MA18（Mg-11Li-2.2Zn-0.并制造出了强度与延性较好、组织稳定的镁锂合金零件，日本在美国和苏联研究成果的基础上开始研究镁锂二日本长冈科学技术大学以小岛阳教授为首的研究小组的镁锂合金，即能浮在水上的合金[18, 19]。我国在 20 世纪合金，并且得到了科技部和国家自然科学基金委员会的，我国掀起了研究镁锂合金的热潮，东北大学、山东大上海交通大学、北京航空航天大学、中国科学院沈阳金科研机构开展有关镁锂合金的研究，为后续我国的镁锂入 21 世纪后，尤其是 2010 年以后，各国分别对工业，例如德国的工业 4.0 计划、中国制造 2025 计划等，工业、制造业会被推向更精细化、轻量化，绿色环保的业逐步走向高精尖的过程中，相信镁锂合金的研究会得
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.21

【参考文献】