Al、Si、Y元素对Mg-4Li合金组织和力学性能的影响

发布时间：2017-12-17 08:00

  本文关键词：Al、Si、Y元素对Mg-4Li合金组织和力学性能的影响

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【摘要】：作为迄今为止工程应用中最轻的金属结构材料,镁锂合金具有低密度、高比强度和比刚度以及优异的铸造性能、机械加工性能及易回收等其他金属材料无法比拟的优点,在航天航空、汽车以及通信等领域具有广泛的应用前景,引起了各国科研工作者们极大的兴趣和广泛的关注。但其绝对强度较低难以满足应用领域的需求,在很大程度上制约了其进一步的发展与应用。如何提高镁锂合金的综合力学性能已成为了各国科研人员研究的重点。本文采用磁悬浮真空高频感应加热法制备镁锂合金,首先在Mg-4Li合金中添加不同含量的Al,研究Al元素对铸态和轧制态Mg-4Li-xAl合金的显微组织以及力学性能的影响。实验结果表明:添加Al元素的Mg-4Li合金中产生了AlLi和β-Mg17Al12相。随着Al元素含量的增加,合金的硬度和抗拉强度呈现出不断上升的趋势。其中轧制态Mg-4Li-6Al合金的硬度和抗拉强度分别达到了75.66 HV、328 MPa,而轧制态合金的伸长率却不断下降。当合金中Al元素的含量大于3wt.%时,合金的性能增幅较小。综合考虑各方面因素,然后选择以Mg-4Li-3Al合金为研究基体,探讨分析了不同含量的Si元素对铸态和轧制态Mg-4Li-3Al-xSi合金显微组织以及力学性能的影响,结果表明:添加Si元素的Mg-4Li-3Al-xSi合金,晶粒得到了细化,析出了鱼骨状的Mg2Si新相。在铸态合金中两种析出物互相连续环绕晶界且相互交叠,形成析出强化。随着Si元素含量的增加(0.5,1,2wt.%),合金的硬度和抗拉强度呈现出不断上升的趋势。其中轧制态Mg-4Li-3Al-2Si合金的硬度和抗拉强度分别达到了89.21 HV、370 MPa,而轧制态合金的伸长率却不断下降。最后选取了实验合金中综合性能最佳的轧制态Mg-4Li-3Al-2Si合金作为基体,随后在此合金的基础上进一步比较了不同含量Y元素对铸态和轧制态Mg-4Li-3Al-2Si-xY合金的显微组织以及力学性能的影响。实验结果表明:在添加Y元素的Mg-4Li-3Al-2Si-xY合金中产生了稀土相Mg24Y5。随着合金中Y元素含量的增加,合金细化效果越明显,析出的稀土相增多。轧制态合金中形成的稀土相相对均匀弥散在基体中,且沿着轧制方向呈流线分布。其中轧制态Mg-4Li-3Al-2Si-1Y合金的硬度和抗拉强度分别达到了91.0 HV、390 MPa。当Y元素的含量为2wt.%时,合金组织中出现了团聚富集的现象。随着合金中的Y元素的增加,合金的硬度和抗拉强度呈现出先上升后下降的趋势。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.22

【参考文献】

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本文编号：1299315