论文部分内容阅读
随着合金轻量化的不断发展,镁合金作为一种轻质工程材料,受到越来越多的重视。镁锂合金是世界上最轻的金属结构材料,拥有一些其他合金所难于比拟的优势,其密度低,塑性好,减震性能高,在航空、航天、汽车领域有着巨大的开发潜力。同时镁锂合金自身也存在着一些缺陷,如耐腐蚀性能差、耐热性能差等,这很大程度上限制了镁锂合金在各个领域中的应用。为了研制综合性能好的镁锂合金,本文以Mg-8Li-3Al合金为基础,添加Si元素,利用“混熔-对掺法”制备了Mg-8Li-3Al-xSi新型耐热轻合金。通过对合金微观组织、物相组成、力学性能的观察分析,研究了不同含量的Si在Mg-8Li-3Al合金中的组成分布及变化规律;然后对铸态合金进行了挤压,分析了挤压态合金的组织演变机理,探讨了Si的含量对挤压态合金微观组织及力学性能的影响;同时本文还研究了稀土元素Y及碱土元素Sr对合金的变质效果及机理。研究结果表明:Mg-8Li-3Al-xSi合金主要由α-Mg、β-Li、Mg17Al12、Mg2Si相组成,微量Si的加入对合金中α-Mg相有细化作用,随着Si含量的增多,细化作用减弱,α-Mg相出现一定程度的粗化;随着Si含量的增多,合金中Mg2Si相的形貌由颗粒状逐步转变为粗大块状及条状,其在合金中的分布也由均匀到偏聚逐步变化。对铸态Mg-8Li-3Al-xSi合金的力学性能测试结果进行分析,发现少量Si的加入可以提升合金的强度,当Si含量为0.1wt%时,抗拉强度为186.8MPa,继续增加Si的含量,合金的抗拉强度逐步降低,合金的延伸率随着Si含量的增加而降低,实验合金的拉伸试样断口及微观组织分析发现,Si含量较多时,合金微观组织中有较多的粗大块状及条状Mg2Si相的存在,拉伸断口呈现出脆性断裂的特征。对Mg-8Li-3Al-xSi合金进行挤压变形工艺的处理,合金的微观组织相对铸态有明显的改善,挤压过程中发生动态再结晶结晶,晶粒得到细化,合金中的Mg2Si相破碎,弥散分布在合金基体中,其力学性能提升效果显著,含量为0.1wt%Si的挤压态合金抗拉强度和延伸率分别提高了54.1MPa和5.9%,含量为0.3wt%Si的挤压态合金抗拉强度达到最大值252.3MPa,拉伸断口形貌部分呈现出塑性断裂的特征。在150℃对合金进行拉伸性能的测试,发现随着Si含量的增加,其抗拉强度逐渐上升,Si含量为1.0wt%时,合金的抗拉强度最高为188.0MPa,表明Si的加入对合金的高温力学性能有良好的提升作用。将一定量的稀土元素Y和碱土元素Sr添分别加到合金中,结果显示稀土元素Y能够有效改善合金微观组织,减少粗大条状Mg2Si相的存在,起到细化晶粒,增强合金力学性能的作用,而Sr的细化效果并不明显。