Microstructure and Mechanical Properties of Superlight Mg-Li-Al-Zn Wrought Alloy

采用光学显微镜,SEM扫描电镜,XRD以及力学性能测试等手段,对比研究了Mg-7Li-3Zn,Mg-7Li-3Al和Mg-7Li-1.5Al-1.5Zn的合金组织,力学性能以及断裂机制。结果表明:Zn和Al主要以固溶形式存在于Mg-Li合金中,但仍有少量Al与Mg会形成中间相以颗粒状弥散分布在α-Mg的晶界处和β-Li的基体中。三类合金经过挤压变形后,组织得到细化,回复再结晶现象明显,力学性能发生明显改善。其中Mg-7Li-3Al的抗拉强度和最大延伸率达到最高,分别为239 MPa和27%,比铸态下分别提高34%和93%。     

超轻变形Mg-Li-Al-Zn合金的显微组织和性能

利用真空熔炼法制备了Mg-8Li-1Al,Mg-8Li-1Zn和Mg-8Li-1Al-1Zn超轻合金,并利用光学显微镜和X射线衍射研究了合金的显微组织,合金的力学性能在拉伸机上进行测试.结果表明,厚度为0.16 mm的Mg-8Li-1Al合金具有最高的拉伸强度(313.9 MPa),而厚度为3 mm的挤压态Mg-8Li-1Zn合金具有最大的伸长率(44%),厚度为0.18 mm的轧制态Mg-8Li-1Al-1Zn合金同时具有良好的拉伸强度和伸长率(分别为233.38 MPa和9.2%).     

室温轧制与退火工艺对Mg-10Li-1.5Zn合金组织和性能的影响

采用真空感应电炉熔炼、锂盐覆盖、氩气保护等工艺,在720℃制备出超轻Mg-10Li-1.5Zn合金,在室温下进行轧制,随后进行退火处理。利用金相显微镜、SEM和万能拉伸机分析了Mg-10Li-1.5Zn合金形变和退火后的微观组织和力学性能。试验结果表明,室温下轧制变形可以显著提高合金的力学性能,合金经58%变形量室温轧制后,与铸态组织相比合金的力学性能明显提高,抗拉强度达到182 MPa,屈服强度达到169 MPa,伸长率达到25%,相比铸态Mg-10Li-1.5Zn合金分别提高了42.8%、76.4%、6.5%;合金经过65%冷轧变形不同温度退火后,抗拉强度和屈服强度逐渐降低,伸长率先升高随后略有下降,150℃退火1 h伸长率达到最大值为43%。     

混合稀土对超轻Mg-Li合金微观组织和力学性能的影响

本文研究了La/Ce混合稀土对Mg-9Li-3Al-xRE(x=0、0.5、1、1.5、2 w.%)合金微观组织和力学性能的影响。在加入混合稀土的铸态合金中,形成了Al4RE相,并且Mg17Al12相的含量和α-Mg相的体积分数均被减少。此外,细化了α-Mg相并提高了合金的力学性能。但是,随着La/Ce混合稀土含量的增加,Al4RE相的尺寸增大,降低了合金的力学性能。在加入混合稀土的挤压态合金中,合金中Al4RE相挤压破碎至1-3μm,分布于β-Li基体中和α/β相之间。Mg-9Li-3Al-1.5RE合金获得最好的机械性能,最大抗拉强度和延伸率分别为228.3Mpa和20.8%,同铸态Mg-9Li-3Al相比分别提高了88.6%和197.4%。     

热处理对Mg-Li-Zn-Zr系镁合金组织及性能影响

研究了Mg-Li-Zn-Zr镁合金和添加钇、镧错铈混合稀土的Mg-Li-Zn-Zr-Y-LPC镁合金的显微组织和力学性能特点,以及热处理对两种镁锂合金显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:铸态Mg-7．13Li-3．92Zn-1Zr合金主要由α-Mg相、θ’相(MgLi2Zn)组成;添加混合稀土后,铸态Mg-8．16Li-4．10Zn-2．86Y-0．59Zr-2．14LPC合金主要由Li、Zn和RE在Mg中的固溶体和Mg-Li-Zn-RE块状化合物共同组成。对铸态Mg-Li-Zn-Zr合金均化处理后,合金的θ’相转变为更为稳定的θ相(MgLiZn),并且均化处理可以明显提高铸态Mg-7．13Li-3．92Zn-1Zr合金的力学性能。另外,氢化处理也可以明显提高铸态Mg-Li-Zn-Y-Zr-LPC合金的力学性能。     

铸态及挤压态Mg-11Li-3Al-xZr合金的组织及性能

通过真空感应熔炼及挤压变形制备了铸态及挤压态的Mg-11Li-3Al-xZr(x=0、0.1)合金,采用OM、XRD、SEM、EDS观察并分析了合金的显微组织,测试了不同状态合金的力学性能。结果表明,Mg-11Li-3Al-xZr合金均含有β-Li、α-Mg、θ-MgLi_2Al、AlLi相,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金中还存在Al_3Zr相。铸态合金晶粒粗大,挤压变形过程中发生动态再结晶使晶粒细化。Zr的添加能明显细化晶粒,尤其在挤压后Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金晶粒尺寸仅为Mg-11Li-3Al合金的1/4左右。铸态时两种合金力学性能相近,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金伸长率略低;挤压变形后两种合金伸长率较高,而且由于加工硬化和细晶强化作用,强度明显提高,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金的强度达到194 MPa,较铸态提高32.8%。     

热处理对Mg-Li-Zn-Zr系镁合金组织及性能影响

研究了Mg-Li-Zn-Zr镁合金和添加钇、镧错铈混合稀土的Mg-Li-Zn-Zr-Y-LPC镁合金的显微组织和力学性能特点．以及热处理对两种镁锂合金显微组织和力学性能的影响规律。结果表明：铸态Mg-7．13Li-3．92Zn-1Zr合金主要由α-Mg相．θ′相（MgLi2Zn）组成；添加混合稀土后，铸态Mg-8．16Li-4．10Zn-2．86Y-0.59Zr-2．14LPC合金主要由Li、Zn和RE在Mg中的固溶体和Mg-Li-Zn-RE块状化合物共同组成。对铸态Mg-Li-Zn-Zx合金均化处理后，合金的θ′相转变为更为稳定的θ相（MgLiZn），并且均化处理可以明显提高铸态Mg-7．13Li-3．92Zn-1Zt合金的力学性能。另外，氢化处理也可以明显提高铸态Mg-Li-Zn-Y-Zr-LPC合金的力学性能。     

Y对Mg-8Li-3Al合金组织和性能的影响

采用真空感应熔炼技术制备了Mg-8Li-3Al-xY（x=0.5,1.0,3.0）合金。研究稀土Y对Mg-8Li-3Al合金组织和性能的影响。结果表明：在Mg-8Li-3Al合金中加入稀土Y,α（Mg）相被明显细化和球化,合金中生成了Al2Y相,添加w（Y）=0.5%-1%后,合金强度得到提高。     

电磁搅拌对Mg-8Li-3Al合金显微组织和力学性能的影响

研究了不同强度的电磁搅拌对Mg-8Li-3Al合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,电磁搅拌能改善凝固过程的传热传质,细化枝晶,提高合金的抗拉强度、伸长率和硬度.当施加的电磁场电压为100 V时,Mg-8Li-3Al合金的显微组织细小均匀,室温抗拉强度、伸长率和硬度(HB)分别达到212.9 MPa、10.5%和71.3,合金的组织和力学性能达到最佳.     

超轻Mg-Li-Al系变形镁合金挤压板材的组织及性能

通过OM、SEM、XRD和拉伸实验研究3种典型的Mg-Li-Al合金的铸态和挤压态组织及力学性能。结果表明:随着Li含量的增加,合金的结构从密排六方向体心立方转变,合金的铸态组织随之发生改变。经过250℃挤压处理后,Mg-5Li-1Al和Mg-9Li-1Al合金的晶粒沿挤压方向呈方向性排列,Mg-14Li-1Al合金由均匀的等轴晶(再结晶晶粒)组成。随着Li含量的增加,挤压态合金板材的屈服强度逐渐增大,其中挤压态Mg-9Li-1Al合金板材的综合力学性能最佳(屈服强度达到149 MPa,伸长率达到25%)。     

铸态Mg-9Gd-1.5Zn-xAl合金的显微组织和力学性能

采用铸造法制备了Mg-9Gd-1.5Zn-xAl(x=0、0.3、0.8和1.3 mass%)合金,通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜等研究了不同Al含量对Mg-9Gd-1.5Zn合金物相和显微组织的影响,并采用电子拉伸试验机测试了室温下4种合金的力学性能。结果表明：铸态Mg-9Gd-1.5Zn合金的组织由α-Mg基体和沿晶界分布的Mg₅Gd和(Mg, Zn)₃Gd相组成,加入Al元素后,合金组织中Mg₅Gd相逐渐减少,并产生了新相Al₂Gd、Al₁₁Gd₃和LPSO(Mg₁₂Gd(Al, Zn))。Al元素促进了有效异质形颗粒(Al₂Gd)的产生,抑制了晶粒长大,合金的组织明显细化,起到了细晶强化的效果。当Al添加量为0.8%时,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为192.2 MPa、154.8 MPa和16.6%,与不含Al的Mg-9Gd-1.5Zn合金相比,分别提升了47.1%、64.8%和121.3...     

添加Sn和Y元素改善双相Mg-9Li-3Al合金的力学性能（英文）

为提高Mg-9Li-3Al双相镁合金的力学性能,向其中添加Sn和Y元素。通过金相显微镜观察、扫描电镜分析、X射线测试及拉伸试验分析研究Sn和Y元素对Mg-9Li-3Al合金显微组织演变和力学性能的影响。研究结果表明,Sn元素添加改变了块状初生α-Mg的形貌,使其呈板条状;Y元素添加使合金中α-Mg相呈现块状和板条状两种形态。铸态Mg-9Li-3Al-1Sn-1Y合金的屈服强度约为118 MPa,抗拉强度为148 MPa,断裂伸长率约为21%。在MLi_2Sn和Al_2Y金属间化合物的共同作用下,添加Sn和Y元素的Mg-9Li-3Al合金的强度和伸长率获得提升。     

冷轧对固溶时效Mg-Li合金显微组织及性能的影响

对固溶时效的Mg-11Li-3Al-xZr(x=0、0.1)合金挤压板进行了轧制,采用OM、XRD分析了轧制前后合金显微组织的变化,通过拉伸试验测试了不同变形量下合金的拉伸性能。结果表明,固溶时效合金组织主要由β-Li和少量颗粒状化合物组成,轧制过程中合金内部析出α-Mg、θ-MgLi_2Al以及AlLi等相,并且随着轧制进行,θ-MgLi_2Al相逐渐转变为AlLi相。随着轧制变形量增大,合金晶粒尺寸变大,固溶时效Mg-11Li-3Al-xZr合金的力学性能先升高后降低。Mg-11Li-3Al合金在60%冷变形量时综合性能最好(抗拉强度为242 MPa,伸长率为46%);Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金在40%变形量下综合性能最佳(抗拉强度为255 MPa,伸长率为24%)。     

添加Zn、Y对Mg-7Li合金变形行为及应变率效应的影响

利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子拉伸试验机等对挤压态Mg-7Li合金及Mg-7Li-3Zn-6Y合金的显微组织和力学行为进行研究。结果表明:Mg-7Li合金及Mg-7Li-3Zn-6Y合金热挤压后均发生了动态再结晶,且Zn、Y的添加使Mg-7Li-3Zn-6Y合金的晶粒显著细化;随着应变率提高,两种合金均表现出应变率强化效应,且添加Zn、Y后合金的强度明显提高、塑性降低,同时,塑性不稳定性得到抑制;两种合金的微观断裂机制均为微孔聚合型断裂与沿晶断裂的混合机制,但添加Zn、Y后合金断口中沿晶断裂的比例明显增大。     

添加微量Ca对Mg-9Li合金组织与力学性能的影响

采用Mg-10Al-27Ca中间合金的方式在Mg-9Li合金中添加微量Ca及Al元素,利用磁悬浮熔炼和铜模吸铸的方法熔炼制备了Mg-9Li-0.5Ca-0.18Al合金,考察微量Ca添加对Mg-9Li双相合金组织与力学性能影响。结果表明,相比于常规用Mg-30Ca、纯Al的Ca、Al添加方式,以Mg-10Al-27Ca中间合金方式添加Ca、Al元素对Mg-9Li双相合金中α-Mg相的组织细化和均匀化效果更为显著,形成的Al2Ca颗粒分布也更为均匀弥散。经Mg-10Al-27Ca中间合金方式添加0.5 wt%Ca后,合金的屈服强度、抗拉强度较Mg-9Li合金分别提高75.8%、52.5%,伸长率仅下降7.6%,合金的断裂韧性得到提高。Mg-10Al-27Ca中间合金中形成的细小、分布均匀的Al2Ca颗粒对α-Mg相优良的异质形核作用是Mg-9Li-0.5Ca(Mg-10Al-27Ca)-0.18Al合金组织细化、力学性能提高的根本原因。     

Mg-9Li-1X(Al,Zn,Sn)双相镁锂合金显微组织与力学性能的研究

采用真空感应熔炼炉制备了Mg-9Li-1X(Al,Zn,Sn)三种镁锂合金,利用OM、SEM、XRD分析了三种合金的显微组织和拉伸断口,并在室温下对铸态镁锂合金进行力学性能测试。试验结果表明:在镁锂合金中,Al易与Li形成稳定的化合物,而Sn、Zn易与Mg形成稳定的化合物;较Al、Zn而言,Sn对铸态Mg-9Li-1X合金的细化效果最明显,细化的α相弥散分布在基体中,因此LS91合金具有良好的综合性能;由于LA91合金中α相体积分数最高,所以LA91合金的强度最高,而LZ91合金由于晶粒粗大,其强度和伸长率均最低。     

挤压变形Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金的显微组织及力学性能

采用真空感应熔炼炉熔铸了Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金，对该合金进行了挤压变形，采用OM、SEM、XRD、EDS等检测了挤压态合金的显微组织，室温拉伸试验测试了挤压态合金的力学性能，并观察了断口形貌。结果表明，挤压态Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金由基体α-Mg和少量的AlLi相组成，晶粒尺寸细小。挤压态Mg-5Li-2.6Al-1.8Zn合金具有较高的力学性能，抗拉强度达到260 MPa,伸长率为20.7%,断口主要由韧窝组成，合金具有较好的韧性。     

钕对二元高铝镁合金组织及性能的影响

研究了稀土元素钕对Mg-15Al合金显微组织和力学性能的影响。试验结果表明:加入钕后,Mg-15Al合金的α-Mg晶粒明显细化,α+β共晶组织由粗大网状变得分散、细小,钕与铝结合形成稳定的Al11Nd3,合金的抗拉强度和伸长率均得到显著提高。钕加入量为1.0%时,组织细化效果最好,Mg-15Al合金的综合力学性能达到最佳。当钕加入量为1.5%时,α-Mg晶粒又变大、抗拉强度略有下降。     

固溶对挤压态Mg-11Li-3Al-xZr合金组织及力学性能的影响

对挤压态Mg-11Li-3Al-xZr(x=0,0.1)合金进行了不同温度的固溶处理,采用金相观察、X射线衍射、扫描电镜观察以及硬度、拉伸测试等手段,研究了固溶处理后合金的显微组织及力学性能。结果表明,挤压态Mg-11Li-3Al合金由β-Li、α-Mg、θ-MgLi2Al、AlLi相组成,450℃固溶处理后θ-MgLi_2Al、AlLi、α-Mg相溶解到β-Li基体中,晶粒尺寸粗化;添加0.1%的Zr后,Mg-11Li-3Al-0.1Zr合金中没有形成新相,450℃固溶处理后同样得到完全的β-Li单相合金,晶粒尺寸未发生明显改变,合金的热稳定性提高。随着固溶温度升高,Mg-11Li-3Al-xZr(x=0,0.1)合金挤压板硬度不断提高,在400～450℃之间达到最大;屈服强度及抗拉强度随固溶温度升高而变大,但伸长率降低。     

Nd含量对Mg-8Li-3Al合金组织和力学性能的影响

本文以添加稀土元素Nd的Mg-8Li-3Al合金为研究对象,采用金相显微镜(OM)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、电子拉伸机、维氏硬度计等试验手段,研究了Mg-8Li-3Al、Mg-8Li-3Al-0. 4Nd、Mg-8Li-3Al-1Nd这三种合金在挤压态的显微组织、力学性能和断口形貌等规律。研究发现:适量稀土元素Nd的加入可以对LA83合金起细化作用,并使LA83合金力学性能得到提升; Nd元素添加过量会对合金强度和塑性产生不利影响。