镁锂系合金的研究现状

介绍高强度超轻型镁锂合金的研究现状.详细地叙述Mg-Li二元合金、多元合金Mg-Li-Al和Mg-Li-Si合金的研制进展、以及采用的生产技术提高其合金性能,使其在航空航天、兵器装备、汽车工业等方面得到广泛应用.     

Al-Si复合添加对超轻镁锂合金性能影响的研究及展望

Mg-Li合金是目前最轻的金属结构材料。镁锂合金的强化方法有添加合金复合强化、快速冷却细晶强化、等通道角挤压形变强化和固溶强化等先进技术。文章采用Al-Si复合添加的合金化方法对镁锂合金进行了研究实践,从添加Al-Si对镁锂合金单一α相、α+β双相、单一β相性能影响的研究出发,介绍了Al-Si对镁锂合金影响的研究现状。对镁锂合金的发展方向和思路进行了展望,认为应从三方面推动其进一步研发应用。首先要从提高合金耐腐蚀性和强度上加大研发力度,发展含锂量大于7%的镁锂合金和复合板;其次要向我国医学界借鉴研发经验;第三要重视企业应用对研发的推动作用。只有如此才能推动超轻合金的研究取得真正的学术进步与实践推广。     

镁锂合金的塑性变形与断裂:研究进展与展望EI北大核心CSCD

镁锂合金在航空航天、国防军工以及电子技术等领域具有重要应用。本文主要回顾了国内外针对镁锂合金塑性变形及断裂失效的研究工作,简要介绍了适用于镁锂合金的塑性加工工艺,总结了各种塑性加工工艺对镁锂合金微观组织及力学性能的影响,并且系统论述了镁锂合金的塑性变形机制及断裂失效行为。最后,本文指出了现有塑性加工工艺在镁锂合金应用中的局限性,以及限制镁锂合金应用的因素,并对未来镁锂合金的研究方向及重点进行了展望。     

最轻的实用结构镁-锂合金

对实用结构镁-锂合金作了较全面简要的介绍,它是当今最轻的结构金属材料,早已在航天器中获得少量的应用。中国对镁-锂合金的研发与应用已跻身世界先进行列,柴东朗教授团队-西安四方超轻材料有限公司是中国镁-锂合金研发和生产的领军。中国首部镁-锂合金铸锭国家标准(GB/T 33141—2016)于2017年9月1日开始实施。镁-锂合金的抗拉强度不尽人意,在可预见的时期内不可能制出抗拉强度大于200 N/mm~2的镁-锂合金,因此它在工业中很难获得广泛的应用。     

超轻Mg-Li合金

简述了Mg-Li合金的发展历史，总结了Mg-Li-Zn及Mg-Li-Al三元合金的力学性能及时效行为，并概括了几种Mg-Li合金的加工(处理)方法。     

MgLi合金结构和弹性模具的初始计算

根据密度函数理论和特大单胞结构，从计算潜势入手，计算了Mg-Li合金的点阵常数、弹性模量和溶解热。Mg-Li合金的特大胞可分为A、B和C3种，每胞有14个镁原子和2个锂原子。根据锂原子在胞中所占位置不同，3种大胞的结构略有差。大胞A可割成8个具有严格的HCP对称性的单胞，而结构B和C则不具有严格的HCP对称性。根据密度函数理论(DFT)的初始计算，首先需要描述一个系统的电子交换能和相关能。最简单，最常用的近似方法是局域密度近似(LDA)、LDA认为一个电子系统的交换能和相关能等于均匀电子气的交换能和相关能。交换和相关方法用Wi…     

等通道转角挤压对Mg-Li合金力学性能的影响概述

等通道转角挤压（ECAP）是一种高效率的大塑性变形（SPD）技术,用于生产具有优异性能的超细晶粒（UFG）材料。本文总结了经ECAP加工的各种Mg-Li合金的力学性能、加工参数的影响及其相关机理,为未来提高镁锂合金力学性能提供研究方向与支持。     

超轻Mg—Li合金细晶强化与复合强化的研究现状

对镁锂合金细晶强化和复合强化的研究现状进行了综述.分析了不同强化方式对镁锂合金显微结构和性能的影响.控制凝固过程、添加晶粒细化元素和变形加工能够细化镁锂合金的晶粒,分析了各种元素对镁锂合金晶粒的细化作用;通过真空浸渗法、压力浸渗法、薄片冶金法及粉末冶金法都能不同程度提高镁锂合金的强度.对今后发展高强超轻镁锂合金的研究进行了展望.     

镁锂合金强化行为研究现状

镁锂合金是密度最小的合金材料，具有比强度高、塑性好、易切削加工、低温韧性好、良好的电磁屏蔽效能、减震性能和可回收性等优点，受到研究学者的高度重视和大力研究。但绝对强度过低是影响镁锂合金应用的主要瓶颈，而合金化、塑性变形和热处理是强化镁锂合金最常用的强化手段。总结了合金化、塑性变形和热处理3种强化手段强化镁锂合金的研究成果，展示了合金化、塑性变形和热处理对镁锂合金组织演化和力学性能的影响，揭示了镁锂合金在不同强化手段下的微观演化机理和强化机制，指出了镁锂合金现阶段遇到的问题。最后，展望了镁锂合金未来的研究趋势。     

超轻质Mg-Li合金的研究现状

Mg-Li合金具有低密度、高的比强度和比模量,在宇航、汽车、电子等领域有广阔的应用前景,但是Mg-Li合金较低的高温力学性能限制了它的发展.介绍了Mg-Li系合金力学性能的研究现状及发展方向.     

Influence of yttrium on microstructure and mechanical properties of as-cast Mg-5Li-3Al-2Zn alloy

The influence of Y on microstructure and mechanical properties of as-cast Mg-5Li-3Al-2Zn alloy was investigated. The results show that the phase compositions of Mg-5Li-3Al-2Zn consist of α-Mg and AlLi phases. Adding Y to the alloy results in the formation of Al₂Y compound and facilitates grain refinement. The addition of 0.8 wt.% Y produces the smallest grain size. The tensile tests performed at room temperature show that the additions of Y can improve the mechanical properties of the alloy; the tensile strength and ductility reach peak values when the Y additions are 0.8 wt.% and 1.2 wt.%, respectively. The mechanisms of improvement are related to grain refinement and compound strengthening effects.     

铸态和固溶态Mg-8Li-xAl-yZn合金的显微组织与力学性能

研究Al/Zn比(质量比)对Mg-8Li合金显微组织和力学性能的影响。结果发现,对于铸态Mg-8Li-xAlyZn(x+y=5)合金,当Al/Zn比分别为1:4和2:3时,合金中的第二相主要为AlLi和MgLiZn相;而当Al/Zn比分别为3:2和4:1时,合金中的第二相主要为AlLi和MgLi2Al相。MgLiZn相的分解温度约为300℃,AlLi和MgLi2Al相的分解温度较高,约为350℃。固溶强化是提高Mg-8Li-x Al-y Zn合金强度的主要因素,Mg-8Li-3Al-2Zn合金在350℃固溶处理4 h后具有最佳的综合力学性能,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为272.5MPa、315.0 MPa和3.4%。     

Effect of thermal-mechanical processing on microstructure and mechanical properties of duplex-phase Mg-8Li-3Al-0.4Y alloy

The effect of thermal-mechanical processing on the microstructure and mechanical properties of the duplex phase Mg-8Li-3Al-0.4Y alloy was investigated. The as-cast alloy was composed of α-Mg, β-Li, AlLi, Al₂Y and MgAlLi₂ phases. Annealing of the cold rolled alloy at 350 °C for 60 min was considered to be optimum. This caused full static recrystallization and spheroidization. A significant β-Li loss occurred when the annealing time was increased to 90 min. The optimized annealing treatment produced the following values of the yield strength, ultimate strength and elongation: 148 MPa, 184 MPa and 35%, respectively. The texture evolution of the α-phase and the β-phase changed remarkably during thermal-mechanical processing.     

Effect of Nd content on microstructure and mechanical properties of as-cast Mg-12Li-3Al alloy

In order to improve the mechanical properties of Mg-Li alloy with single β phase structure, Mg-12Li-3Al-xNd(x=0.3, 0.7, 1.1, 2.0wt.%) alloy was prepared. Subsequently, the as-cast microstructure and mechanical properties were observed and tested. The results showed that the structure of Mg-12Li-3Al-xNd(x=0.3, 0.7, 1.1, 2.0wt.%) as-cast alloy was composed of β phase matrix and Al_2Nd, Al_(11)Nd_3, MgLiAl_2, Al_4Li_9 and AlLi phases. With the increase of Nd content in the alloy, the Al-Nd intermetallic compounds have a trend to change from needle-like Al_(11)Nd_3 to granular Al_2Nd. The hardness of as-cast Mg-12Li-3Al-xNd(x=0.3, 0.7, 1.1, 2.0wt.%) alloy was stable at room temperature. The tensile strength of Mg-12Li-3Al-1.1Nd was as high as 180 MPa, the elongation rate of Mg-12Li-3Al-0.7Nd reached 53.7%, and the comprehensive mechanical properties of Mg-12Li-3Al-2.0Nd was the best. PLC phenomenon occurred during the tensile process of the alloys at room temperature. Therefore, the β-based Mg-Li alloy with good plasticity as well as enhanced strength can be obtained by a moderate addition of Nd and Al.     

挤压对Mg-5Li-5Al-0.6Y合金组织、力学性能和腐蚀行为的影响

对铸态Mg-5Li-5Al-0.6Y合金进行了热挤压,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了挤压对铸态合金物相和微观组织的影响。通过对挤压前后的合金进行室温拉伸试验和断口形貌分析,研究了挤压对合金力学性能的影响。通过析氢、质量减少、动电位极化曲线和电化学阻抗分析了挤压对合金腐蚀行为的影响。结果表明,挤压细化了Mg-5Li-5Al-0.6Y合金的晶粒,第二相沿挤压方向破碎成更细小弥散的颗粒,使合金的室温抗拉强度和伸长率分别提高至243.33 MPa和7.31%,合金的腐蚀速率(由质量减少计算得到)从17.60 mm·y^-1降低至8.41 mm·y^-1,提高了合金的耐腐蚀性能。     

Enhancement of mechanical properties of duplex Mg-9Li-3Al alloy by Sn and Y addition

For enhancement of mechanical properties in Mg-9Li-3Al alloys, Mg-9Li-3Al duplex alloys were alloyed by addition of Sn and Y. Microstructure evolution and mechanical property response of as-cast Mg-9Li-3Al alloys by alloying with Sn and Y were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffractometry and tensile tests. The results indicate that considerable blocky dendrites of primary α phase in Mg-9Li-3Al alloys become lath-like due to the addition of Sn. With addition of Y, Mg-9Li-3Al alloy consists of both block-like and lath-like α-Mg dendrites. The as-cast Mg-9Li-3Al-1Sn-1Y alloy shows a yield strength of 118 MPa, ultimate tensile strength of 148 MPa and the elongation to failure of 21%. Improvement in both strength and elongation of Mg-9Li-3Al alloys with Sn and Y addition is attributed to the combined action of MgLi₂Sn and Al₂Y intermetallic compounds.     

Zn对铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用熔炼铸造法制备了添加0~2%Zn(质量分数)的Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金,通过X射线衍射、扫描电镜和拉伸性能测试等分析了Zn对铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金组织与性能的影响。结果表明:铸态Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金由粗大枝晶α-Mg基体和晶界处半连续分布稀土相Mg41(Sm,Gd)5和Mg5Gd(Sm)组成,加入Zn元素后,在合金中产生了新相(Mg,Zn)3(Sm,Gd)1;铸态Mg-10Gd-3Sm-xZn-0.5Zr合金室温拉伸力学性能随着Zn元素含量的增加先升高后降低,当Zn的添加量为1%时,综合力学性能最好,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为215 MPa、173 MPa和5.5%;合金的断裂方式主要为脆性断裂,加入Zn元素后有向韧性断裂转变的趋势。     

热处理对Mg-8Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金组织与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪和万能力学试验机等研究了固溶和时效处理对Mg-8Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-8Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金铸态、固溶态和时效态的显微组织均由α-Mg基体、Mg₅(Gd, Y, Zn)相和LPSO结构组成;合金经固溶和时效处理后的最大抗拉强度由铸态的187.96 MPa提高到241.93 MPa,提高了28.71%,伸长率由铸态的8.48%提高到13.91%,提高了64.03%;不同热处理状态下合金的拉伸断口形貌主要以脆性断裂为主。     

Ce含量对Mg-Li-Al-Zn合金显微组织和拉伸性能的影响(英文)

制备了Mg-5Li-3Al-2Zn-xCe(x=0-2.5;质量分数,%)铸态合金,并将所得合金分别于300°C和370°C进行均匀化和固溶处理;研究固溶处理后合金显微组织和拉伸性能的变化。结果表明,合金中加入Ce后出现Al2Ce/Al3Ce析出相,此时合金主要由α-Mg、Al2Ce、Al3Ce和AlLi相组成;固溶处理后合金中AlLi和Al-Ce析出相数量减少。析出相的数量与形态对合金的力学性能十分重要,含有1.0%Ce的合金获得了优良的拉伸性能。固溶处理后Mg-5Li-3Al-2Zn-0.5Ce合金的强度和伸长率都得到了大幅度的提高,这是因为合金在固溶处理后由于基体中的溶质原子增加而获得良好的固溶强化作用。     

挤压变形态Mg-5Li-3Al-2Zn-xY合金的显微组织和力学性能

利用OM,XRD,SEM等方法研究Mg-5Li-3Al-2Zn-xY合金经过挤压后的显微组织和力学性能。结果表明:合金在挤压过程中发生了动态再结晶,出现了大量等轴晶,晶粒明显细化;合金中AlLi相被挤碎,并呈现出沿着挤压方向分布;当Y含量增加到2.0%(质量分数)后,AlLi相消失;挤压后合金的抗拉强度最高为326.3MPa。细晶强化和第二相强化是提高合金抗拉强度的2个主要因素,Al2Y含量,尺寸及分布决定着第二相强化作用的强弱。