Zn和Gd元素含量和比例对铸态和挤压态Mg-8Li合金显微组织和力学性能的影响（英文）

研究Zn和Gd元素含量及其质量比对铸态和挤压态Mg-8Li合金显微组织和力学性能的影响。挤压后,析出相破碎。β-Li中分散着粒径约100 nm的球形微粒。形成了由长条状α-Mg粗晶和再结晶β-Li细晶组成的双峰结构。挤压后合金的强度和塑性显著提高,且屈服强度和极限抗拉强度随Zn和Gd含量的增加而增加。Mg-8Li-8Zn-2Gd合金表现出最优的综合性能,其屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别为274 MPa、283 MPa和39.9%。挤压态合金主要强化机制为由β-Li的细晶强化和α-Mg的织构强化组成的双模态结构强化和析出相的弥散强化。     

Ca和Mn微合金化对Mg-14Li-3Al-0.5Y合金微观组织和力学性能的影响

通过在强度较高而塑性不足的Mg-14Li-3Al-0.5Y合金基础上分别添加微量Ca、Mn元素,以研究Ca和Mn微合金化对铸态合金微观组织和力学性能的影响。结果发现,添加微量Ca使合金中生成了分布于β-Li晶界的半连续网状Al_2Ca相,消耗了具有固溶强化效果的Al元素,β-Li显著细化。微量Mn的加入使合金中生成了弥散分布于β-Li基体的含Mn相和Al_2Mn_3相,显著抑制了β-Li的长大。开发了具有超低密度(1.36 g/cm~3)、高伸长率(11%)的新型Mg-14Li-3Al-0.5Y-0.2Mn合金,其屈服强度和抗拉强度分别达到144 MPa和175.5 MPa。     

冷轧变形量对Mg-9Li-1Zn合金组织和性能的影响

采用显微组织观察、室温拉伸、硬度测试研究了冷轧变形量对Mg-9Li-1Zn合金在不同加工状态下显微组织和力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-9Li-1Zn合金组织为α-Mg和β-Li的两相混合组织。随着冷轧变形量的增加,合金中α-Mg相和β-Li相逐渐被拉长,两相取向性越来越明显。在变形量80%的合金中,α-Mg相和β-Li相的组织明显细化,呈细条状分布。随着冷轧变形量的增加,合金的抗拉强度、硬度逐渐升高,伸长率逐渐降低。变形量80%的合金抗拉强度达到197MPa,硬度达到74.3HV,但伸长率降到9.0%。合金冷轧后200℃×1 h退火处理,合金的塑性明显改善,80%变形量轧制合金退火后伸长率达到24.1%。     

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%)。     

混合稀土对超轻Mg-Li合金微观组织和力学性能的影响（英文）

对La/Ce混合稀土的Mg-9Li-3Al-xRE(x=0,0.5,1,1.5,2,质量分数,%)合金,利用光学显微镜,带能谱(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了微观组织对其力学性能的影响。结果表明,在加入混合稀土的铸态合金中,形成了Al_4RE相,并且Mg_(17)Al_(12)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,Al_4RE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Al_4RE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合金获得最好的力学性能,最大抗拉强度和延伸率分别为228.3 MPa和20.8%,同铸态Mg-9Li-3Al相比分别提高了88.6%和197.4%。     

Mg-9Li-3.57Al-0.5Si-0.25Ca合金的组织转变与力学性能

为了提高镁锂合金的强度,采用普通重力铸造法制备了Mg-9Li-3.57Al-0.5Si-0.25Ca合金,考察该合金经均匀化热处理及轧制变形后的微观组织演变及力学行为变化。结果表明,铸态Mg-9Li-3.57Al-0.5Si-0.25Ca合金主要由β-Li基体、α-Mg相、以及分布于α-Mg/β-Li相界、基体的AlLi大颗粒,少量的Mg Li2Al、Mg_2Si和(Mg,Al)_2Ca相组成。合金经不同时间均匀化处理后,β-Li基体及界面处的AlLi大颗粒溶解,而在α-Mg相内析出纳米AlLi颗粒、并逐步长大;同时长条状α-Mg相从β-Li基体中析出并逐步合并长大。再经热轧后,α-Mg相拉长细化;α-Mg相内、相界面处大量AlLi相回溶,消除了界面处大颗粒聚集分布状态;同时在α-Mg相、β-Li基体内形成高密度均匀弥散分布的纳米颗粒强化相,合金得到了有效强化。热轧合金的力学性能大幅度提高,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别达到216 MPa、164 MPa和9.51%。     

添加Al、Si元素对Mg-4Li系合金组织与力学性能的影响

利用磁悬浮真空高频感应加热法制备Mg-4Li、Mg-4Li-3Al、Mg-4Li-3(Al-Si)、Mg-4Li-6(Al-Si)合金铸锭,然后对其进行热挤/压制。采用OM、SEM、电子万能试验机等测试方法,观察并分析轧制后试验合金的显微组织和拉伸变形行为。结果表明:添加Al的轧制态Mg-4Li合金形成了第二相β-Mg_(17)Al_(12)粒子,而添加Al-Si共晶的轧制态Mg-4Li-3(Al-Si)、Mg-4Li-6(Al-Si)合金形成第二相β-Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Si粒子,组织晶粒得到细化。轧制态的Mg-4Li、Mg-4Li-3Al、Mg-4Li-3(Al-Si)、Mg-4Li-6(Al-Si)合金的最大抗拉强度分别为310、325、340、370 MPa。     

铸态Mg-Li-Al-xSi合金微观组织和力学性能（英文）

实验铸造了Mg-9Li-3Al-x Si(x=0,0.1,0.5,1.0,质量分数,%)合金并通过OM,SEM,XRD和力学性能测试对其进行了研究。结果表明:铸态Mg-9Li-3Al合金组织中主要由α-Mg、β-Li、Mg_(17)Al_(12)相组成。加入Si后,合金中出现了新相Mg2Si,晶粒得到了明显细化,且Si能够抑制Mg_(17)Al_(12)的形成;当合金中的Si含量过高时,α-Mg相粗化,且会在相界处出现块状和汉字状的Mg_2Si相。合金的强度随着Si含量的增加呈现先增加后降低的趋势,合金的延伸率随着Si含量的增加呈现逐渐降低的趋势。当合金中Si含量为0.1%时,抗拉强度达到最大值182.5 MPa,延伸率为12.1%。     

Mg-9Li-0.5Ca双相合金中共晶组织的形成及力学行为

在Mg-9Li双相合金中添加0.5%(质量分数,下同)Ca元素,通过磁悬浮熔炼及铜模吸铸方法熔炼制备了共晶型Mg-9Li-0.5Ca合金。组织观察表明,常规Mg-9Li双相合金中形成的α-Mg相为粗大短板条状,取向随机、均匀无序分布于β-Li基体中。而Mg-9Li-0.5Ca合金中形成了棒状交替排列的(α-Mg+β-Li)共晶团组织,在共晶团内,α-Mg相呈长纤维状(长宽比约为100)、并以一定取向定向排列;相比于Mg-9Li合金,共晶a-Mg相纤维间距及纤维直径显著减小、组织明显细化,a-Mg相体积分数显著增加;同时,大量纳米、亚微米级Mg_2Ca颗粒均匀弥散分布于α-Mg、β-Li晶粒内及两相界面上。由此导致具有该共晶组织的Mg-9Li-0.5Ca合金相比于Mg-9Li合金力学性能显著增加,室温拉伸屈服强度提高3%、抗拉强度提高3.5%,伸长率提高50%。分析表明,微量Ca元素的添加和铜模吸铸产生的较快的冷却速度,诱发Mg-9Li双相中细小(α-Mg+β-Li)共晶组织的形成,显著提高力学性能。     

钆对Mg-8Li-4Zn-xGd合金铸态组织与力学性能的影响

采用锂盐熔剂保护熔铸Mg-8Li-4Zn-xGd(x=1,3,5)合金铸锭,研究钆含量对铸态合金组织和力学性能的影响。结果表明:Mg-8Li-4Zn-xGd合金基体由α-Mg(HCP)和β-Li(BCC)双相构成。随着钆含量的增加,Mg5Gd共晶相和Zn12Gd化合物相逐渐连成网状,将基体α+β双相隔离成20~40μm的等轴状或类似于铸铁中的共晶团状,可有效细化α-Mg相和连续的β-Li相;组织中大颗粒Mg2Zn11相弥散分布在β-Li相内,Mg51Zn20相分布在α-Mg晶界处;锌元素还可以在β-Li相中析出细小弥散分布的MgZn相,其数量随钆含量的增加而增加,可直接弥散强化β-Li相。此外,锌和钆对合金硬度的影响较大,随着钆含量的增加,合金的抗拉强度提高,但伸长率降低。     

固溶态和挤压态Mg-xLi-3Al-2Zn-0.5Y(x=4,8,12)合金的显微组织和腐蚀行为

研究固溶态和挤压态Mg-xLi-3Al-2Zn-0.5Y(x=4,8,12,质量分数,%)合金的显微组织和腐蚀行为。结果表明,当锂含量从4%增加到12%,合金基体由α-Mg单相转变为α-Mg+β-Li双相,再转变为β-Li单相。Mg-4Li-3Al-2Zn-0.5Y和Mg-12Li-3Al-2Zn-0.5Y合金具有晶间腐蚀和点蚀的混合腐蚀特征,前者与沿晶界析出的AlLi相有关,后者与第二相与基体之间的高电位差有关。挤压态合金的耐蚀性优于固溶态合金。挤压态Mg-8Li-3Al-2Zn-0.5Y合金具有最低腐蚀速率(P_W=(0.63±0.26)mm/a),主要归因于该合金的第二相分布更均匀、通过牺牲β-Li相形成的保护性α-Mg相和相对完整的更均匀分布的氧化膜。     

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%。     

Al-Si共晶对Mg-12Li合金组织及性能的影响

对比分析了添加Al和Al-Si共晶的Mg-12Li合金铸态及轧制态的组织和性能,研究Al-Si共晶对合金组织性能的影响。结果表明,当加入Al-Si共晶后,Mg-12Li-3(Al-Si)组织中开始有白色析出物(脆性相Mg2Si)析出,形成的中间化合物依次为Al Li、Mg Li2Al、Mg2Si。该合金抗拉强度为230 MPa,伸长率为25.5%,性能接近添加了RE的镁锂合金,成本得到明显的降低。当Al-Si共晶量达到6%时,合金的力学性能会下降。     

Al-Si共晶对Mg-12Li合金微观组织及性能的影响

对比分析了添加Al和Al-Si共晶的Mg-12Li合金铸态及轧制态的组织和性能,研究Al-Si共晶对合金组织性能的影响。结果表明,当加入Al-Si共晶后,Mg-12Li-3(Al-Si)组织中开始有白色析出物（脆性相Mg2Si）析出,形成的中间化合物依次为AlLi、MgLi2Al、Mg2Si。该合金抗拉强度为230 MPa,伸长率为25.5%,性能接近添加了RE的镁锂合金,成本得到明显的降低。当Al-Si共晶量达到6%时,合金的力学性能会下降。     

热力过程对双相Mg-8Li-3Al-0.4Y合金组织和力学性能的影响（英文）

研究热力过程对双相Mg-8Li-3Al-0.4Y合金组织和力学性能的影响。结果表明,铸态合金含有α-Mg、β-Li、AlLi、Al_2Y和MgAlLi_2相,经过350℃退火60 min处理后,冷轧态合金发生了静态再结晶和球化,当退火时间达到90 min时,发生了严重的脱锂。通过优化退火温度和退火时间,得到最佳的退火参数:350℃和60 min,此时合金具有较高的屈服强度(148 MPa)、抗拉强度(184 MPa)和伸长率(35%)。此外,热力过程对α相和β相的织构演变也具有显著的影响。     

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。     

轧制变形对Mg-12Li-3Gd-3Y-0.6Zr合金组织与性能的影响

在氩气保护,真空条件下制备Mg-12Li-3Gd-3Y-0.6Zr合金。通过金相组织观察、SEM、XRD和拉伸力学性能测试等手段,研究了轧制变形量对该合金的组织和力学性能的影响。结果表明:随变形量增大,β-Li相逐渐减少,Mg2Gd相析出增多,且更加细小、弥散。材料的抗拉强度和伸长率明显提高,当变形量为40%、60%、80%时,材料的抗拉强度为134、141、153 MPa,伸长率为25%、29%、33%。     

Ca对Mg-9Li-0.5(Al-12.6Si)合金的组织及力学性能的影响

采用普通重力铸造法制备了Mg-9Li-x Ca-0.5(Al-12.6Si)(x=0,0.25,0.5,1.0wt%)合金,研究了不同Ca含量对铸态Mg-9Li-0.5(Al-12.6Si)合金微观组织演变和力学性能的影响,分析了组织转变与力学行为之间的关系。结果表明,随着Ca含量的增加,Mg-9Li-0.5(Al-12.6Si)合金中的α-Mg相被细化,呈长条状,最后又长大;合金中存在一定数量的长径比高达5.06的长条状α-Mg相及颗粒相均匀弥散分布于β-Li基体和晶界上,其成分主要为Mg_2Ca、Mg_2Si。当含0.5wt%Ca时,合金的抗拉强度为134 MPa,伸长率为30.6%。     

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。     

挤压比对双相Mg-8Li-6Zn-2Gd合金显微组织、织构和力学性能的影响（英文）

通过显微组织观察、织构分析和拉伸测试等手段研究挤压比对双相Mg-8Li-6Zn-2Gd合金显微组织、织构和力学性能的影响。结果表明：均匀化态Mg-8Li-6Zn-2Gd合金中含有α-Mg、β-Li、Mg Li Zn、I相和W相。经热挤压后,共晶I相被碾碎成细小颗粒状,而W相保持原有块状形状。合金中α-Mg基体和β-Li基体在热挤压过程中均发生了动态再结晶(DRX),且晶粒随着挤压比的增加逐渐细化。经热挤压后,α-Mg基体的基面织构弱化和柱面织构增强是由于非基面滑移的激活;β-Li基体中形成明显的α和γ纤维织构主要与动态回复与动态再结晶相关。热挤压同时提升Mg-8Li-6Zn-2Gd合金的抗拉强度和伸长率,并在挤压比为16:1时获得最佳的综合力学性能。