Mg-14Li-X镁锂合金制备工艺及其组织性能的研究

发布时间：2020-07-31 21:53

【摘要】： 镁锂合金以其超轻特性,相对较大的比强度,成为近年来国内外材料领域的研究重点之一。但是,由于镁锂合金的主要组成元素—镁和锂都是极其活泼和质青的金属元素,在合金熔铸时极易产生氧化、夹渣等缺陷。此外,二元镁锂合金的强度特别是高温强度偏低,使其应用领域受到很大限制。因此,完善镁锂合金的熔铸工艺并进一步提高其力学性能,已成为拓展镁锂合金应用领域的关键。本论文采用实验研究和理论分析相结合的方法,通过金相和扫描电镜观察、电子万能拉伸、X射线衍射分析、能谱分析等手段,针对性地研究了镁锂合金的熔铸和轧制工艺,重点探讨了微量Al和Ca元素对镁锂合金组织和性能的影响规律及其作用机制,主要研究结论如下: (1)对LA141镁锂合金熔铸工艺进行研究。采用CaF_2+LiCl+LiF的盐类覆盖剂作为LA141镁锂合金熔炼时的稠化剂,不仅可以获得良好的保护效果,而且CaF_2与熔体发生化学反应,生成少量的Ca,从而细化晶粒、强化基体,可以获得较好的力学性能。在本实验条件下,LA141镁锂合金的最佳熔铸工艺是浇铸温度993K,浇铸模具温度573K。 (2)对LA141镁锂合金固溶处理工艺进行研究。将LA141镁锂合金在不同温度下进行固溶,其基体强化机制是随固溶处理温度升高由弥散强化逐渐转变成固溶强化,当固溶处理温度为450K左右时,镁锂合金塑性最好。适当延长保温时间有利于第二相粒子固溶到晶粒中。在本实验条件下,LA141镁锂合金最佳固溶处理工艺是固溶处理温度453K,保温时间6h。 (3)对Mg-14%Li镁锂合金轧制工艺进行研究。根据Mg-14%Li二元镁锂合金室温轧制拉伸实验结果,可以获得较好的力学性能,其铸造态的抗拉强度为165MPa,轧制态的抗拉强度最大值可以达到235MPa,同时,延伸率可以从13.5%增大到48%。随着轧制温度的升高,延伸率一直是增大的。主要是由于压下量的增大,加工细化晶粒,提高了合金的延伸率。 (4)少量Al元素的加入,在基体的晶界和晶内存在含Al金属间化合物相。由于这些相的尺寸细小且分布较均匀,因此使合金的室温强度升高。以稠化剂CaF_2形式加入少量的Ca元素,对Mg-Li合金的组织有细化作用,能提高合金的抗拉强度和延伸率。但是,随着Ca的加入量增多,合金性能下降。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TG146.22
【图文】：

比刚度,比强度,典型结构

地球上储量最丰富的元素之一，在许多金属被开发利用得很稀镁金属材料是实现可持续发展的重要措施。镁和其合金是目结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、效果好、机加工性能优良、零件尺寸稳定、易回收等优点，、计算机、电子、通讯和家电等行业已有多年的应用历史和随着原镁生产技术的迅猛发展以及能源和环保问题日趋严重用得到了人们的极大关注。20 世纪后期，各工业发达国家已研究与开发，美国、日本、德国及澳大利亚等各国相继出台究计划，因此，镁被认为是 21 世纪的重要战略物资，加强镁合通讯及航空航天等领域的应用开发研究成为必然趋势。图 1.构材料的比强度和比刚度[4]。

二元相图,镁锂合金,二元相图,力学性能

Mg-Li合金力学性能较低，但稳定性好；而Mn、Zr、B元素难以合金化。随后，有人又指出力学性能的不稳定性可能与电子浓度有关。图1.2 镁锂合金二元相图

示意图,浇注工艺,全封闭,示意图

金生产工艺系统[28]。如图1.3所示。熔炼是在密封的坩埚内进行，浇铸是通过固定的吸管将熔液送入压铸型腔底部。坩埚及压铸腔内都通有氩气，不用SF6气体保护。这套工艺系统将可以有效解决镁合金熔炼及浇注过程中的熔液保护问题。图 1.3 采用 Ar2保护的全封闭熔炼及浇注工艺系统示意图欧美的一些镁合金压铸企业采用容积泵(GDP)浇铸，能减少SF6气体使用量，并做到定量浇铸[29]。容积泵有一个圆柱形泵室，靠阀来调节流量，液流速度靠保护气体Ar2的气压控制。当选定的浇铸时间到了之后，管道内Ar2的压力降低，浇铸通道阀关闭。流量、流速均可达到精确控制。实际应用中

【引证文献】