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随着工业领域实施节能减排和人们环保意识的增强,对材料和器件轻量化要求越来越高,镁锂合金作为最轻的金属结构材料,必将具有广阔的应用前景。镁锂合金拥有极佳的室温塑性成型性能,但镁锂合金较低的强度严重限制了其实际工程应用,β单相镁锂合金更是如此。本文通过‘合金化+热处理+塑性变形’的组合工艺,向β单相镁锂合金中添加Al元素,借助其固溶度受温度影响变化明显的特点,对合金进行热处理(固溶+时效)强化,并结合轧制变形使合金产生进一步应变强化,最终获得了强度-塑性综合性能优异的镁锂合金轧制板材。同时,对比分析了Mg-11Li-3Al-x Zr(x=0,0.1)系合金铸态、挤压态、热处理态及轧制态下的组织及力学性能,对Zr元素在合金变形及热处理过程中的作用进行了定性研究。本论文研究结果如下:1.Mg-11Li-3Al-x Zr(x=0,0.1)铸态组织为近等轴晶组织,两种合金中均由β-Li、α-Mg、θ-MgLi2Al、AlLi相组成,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金由于Zr元素的添加还有Al3Zr金属化合物生成。合金热挤压前后物相种类不变,变形后发生完全的动态再结晶,晶粒得到细化,其中Zr对镁锂合金的晶粒细化作用显著。两种合金铸态组织晶粒粗大,强度较低;挤压后两种合金力学性能大幅提高,抗拉强度较铸态分别提高27%和33%。2.对Mg-11Li-3Al-xZr(x=0,0.1)合金挤压板进行固溶处理,在实验温度范围内晶粒度未发生明显变化;随着温度的升高,θ-MgLi2Al、Al Li、α-Mg相先后溶解并固溶到β-Li基体中去;Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金中Al3Zr相也因Al原子溶解到基体中而有β-Zr生成;两合金分别在400℃及450℃条件下得到了完全的β-Li单相合金。随着固溶温度的升高,Mg-11Li-3Al-xZr(x=0,0.1)合金挤压板硬度不断上升,分别在400℃及450℃达到峰值;同时,屈服及抗拉强度显著提高,延伸率明显降低;两种合金的强化效果完全归因于固溶强化机制。3.Mg-11Li-3Al-x Zr(x=0,0.1)合金挤压板固溶处理(400℃/450℃)后在70℃下进行人工时效处理,θ-MgLi2Al优先析出;对于Mg-11Li-3Al合金,α-Mg相和θ-MgLi2Al相同步析出,并在3h发生θ-MgLi2Al→Al Li+α-Mg分解反应;对于Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金,时效时间内未检测到α-Mg相析出、θ-MgLi2Al分解的证据。随着时效时间的延长,两种合金的屈服强度及抗拉强度逐渐降低,Mg-11Li-3Al合金的延伸率出现增大减小再增大的反复,而Mg-11Li-3Al-0.1Zr延伸率逐渐增加。4.对热处理后的Mg-11Li-3Al-x Zr(x=0,0.1)合金进行冷轧变形,合金在各轧制变形量下均未出现动态再结晶;随着变形量的增大,α-Mg、θ-MgLi2Al、Al Li等相加速析出。随着轧制变形量的增大,Mg-11Li-3Al-x Zr(x=0,0.1)合金硬度先快速降低,后缓慢升高;Mg-11Li-3Al合金屈服强度、抗拉强度及延伸率先升高后降低,在60%变形量下强度-塑性综合力学性能最佳;Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金屈服强度、抗拉强度逐渐降低,而塑性也出现先增后降的趋势;合金在40%变形量下强度-塑性综合力学性能最佳。5.除了对晶粒具有细化作用,Zr元素能够增强Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金的组织稳定性,具体表现在降低合金元素扩散速率,增强第二相及金属化合物的高温稳定性,以及抑制时效、轧制过程中第二相及金属化合物的析出;Zr还可以显著提高合金的固溶强化效果——提高合金的屈服强度及抗拉强度的同时,显著降低合金的延伸率。