【摘 要】
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镁合金具有高比强度、比刚度等优点,在军事、民用及3C（Computer、Communication、Consume Electronic）领域有广阔的应用前景,但是镁合金的室温塑性变形性较差,极大地限制了它的实际应用。Li元素加入后能够改变镁合金的轴比（c/a）,提高合金的变形能力。因此,研究Li含量对hcp结构镁合金的凝固行为及变形行为的影响具有重要的理论价值和实用意义。本文利用热力学软件计算和
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镁合金具有高比强度、比刚度等优点,在军事、民用及3C（Computer、Communication、Consume Electronic）领域有广阔的应用前景,但是镁合金的室温塑性变形性较差,极大地限制了它的实际应用。Li元素加入后能够改变镁合金的轴比（c/a）,提高合金的变形能力。因此,研究Li含量对hcp结构镁合金的凝固行为及变形行为的影响具有重要的理论价值和实用意义。本文利用热力学软件计算和热模拟实验等多种手段系统研究了一系列Mg-x Li-1Al（x=1,3,5）镁锂合金的凝固行为、微观组织及热变形行为,为后续hcp结构含Li镁合金的应用和开发提供一定的理论支撑。通过热力学软件计算Mg-x Li-1Al（x=1,3,5）合金的平衡凝固和Scheil非平衡凝固路径的相组成,结果发现三种合金室温相组均为α-Mg相。通过计算二元平衡相图、三元平衡相图和Scheil非平衡凝固过程中温度-固相分数之间的关系,采用三种不同的方法计算Mg-x Li-1Al（x=1,3,5）合金的枝晶生长限制因子（GRF）,发现三种方法计算获得的GRF值基本相同,并发现随锂含量的增加GRF值增大,平均GRF值由5.52增加到14.03。通过氩气保护气氛下真空熔炼获得铸态Mg-x Li-1Al（x=1,3,5）合金。随着Li含量的增加,三种铸态合金的晶粒度有细化趋势,晶粒尺寸分别为:380μm,295μm,315μm。理论计算发现GRF值和晶粒尺寸之间并非是线性关系。通过热模拟实验对Mg-x Li-1Al（x=1,3,5）合金进行热变形行为研究。其中变形条件为200～400℃,0.1～0.01s-1。采用修正的Arrhenius函数构建Mg-x Li-1Al（x=1,3,5）合金的本构方程,发现随锂含量的增加变形激活能Q值呈先增加再减小的趋势。其中LA11=116.48k J/mol,LA31=201.47 k J/mol,LA51=198.74 k J/mol。利用加工硬化率曲线确定动态再结晶临界条件的方法,并采用Sellars方程建立Mg-1Li-1Al合金的动态再结晶临界条件模型,进一步采用Avrami方程建立Mg-1Li-1Al合金的动态再结晶动力学模型。通过观察Mg-x Li-1Al（x=1,3,5）合金热压缩后微观组织研究合金的热变形行为。结果发现,随变形温度的增加或应变速率的降低,不仅有助于动态再结晶程度的增加,而且发现动态再结晶软化机制发生改变,由连续动态再结晶（CDRX）转变为不连续动态再结晶（DDRX）。变形温度由200℃增加到400℃时,变形过程中孪晶类型由二次孪晶转为拉伸孪晶,并且孪晶数量急剧减少。在相同变形条件下,统计得出Mg-x Li-1Al（x=1,3,5）合金的再结晶体积分数,Mg-1Li-1Al合金为45.6%,Mg-3Li-1Al合金为57.3%,Mg-5Li-1Al合金为51.3%。
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