Ag掺杂对镁锂合金微观结构和力学性能影响的研究

摘要

镁锂合金以其超轻特性，较大的比强度，成为近年来国内外材料领域的研究重点之一。但是，镁锂合金的超轻特性和高强度难以兼顾，特别是高温性能差，严重制约了镁锂合金的应用。因此，在合金中添加合金元素，强化镁锂合金的性能，已成为拓展镁锂合金应用领域的关键。本文运用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、硬度仪、冲击韧性试验机、电子万能试验机等仪器对合金进行表征，讨论了Ag掺杂对Mg-8Li-3Al-1Zn和Mg-8Li-3Al-1Zn-1Y合金微观结构和力学性能的影响以及Y的加入对合金的影响。
　　 对合金微观结构的研究结果表明，合金的密度在1.38g/cm3～1.45妙cm3范围内，并随Ag量的增大而增大；合金为典型的α(Mg)相+β(Li)相双相镁锂合金，其晶粒随着Ag加入量的增大而减小，当Ag量为0.5wt.％时，晶粒最小，之后随着Ag加入量的增大，晶粒出现长大趋势；合金经过挤压后发生了动态再结晶，晶粒与铸态合金相比得到了明显的细化，其晶粒大小随Ag量的变化趋势与铸态合金相同；随着Ag的加入，合金中AlLi相消失，出现AgAlLi2相。通过能谱的检测，结合XRD结果，确定在晶界处的白色相是AgAlLi2相；Ag在结晶界面前沿富集将造成较大的成分过冷以及AgAlLi2的生成是Ag细化合金的主要机制。
　　 对合金力学性能的研究结果表明，合金的硬度在67.0 HB～72.2 HB之间变化，随着Ag量的增大，合金硬度降低，Mg-gLi-3Al-1Zn-1Y-xAg合金硬度略高于Mg-8Li-3Al-1Zn-xAg合金；随着Ag量的增大，合金的冲击韧性增大，当Ag量为0.5wt.％时，合金冲击韧性最大，达到474 kJ/m2，当Ag量增大到1wt.％时，合金冲击韧性开始下降；室温下，合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率均随Ag量的增大而先增大后减小，在0.5wt.％处达到最大，分别为246MPa、238MPa、25.56％；在423K下，随着Ag量的加大，合金抗拉强度下降，延伸率上升。Al2Y的生成抑制了合金抗拉强度的降低；合金的冲击韧性断口、室温拉伸断口、高温拉伸断口均表现为穿晶韧性断裂。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.1.1镁

1.1.2镁的基本特性

1.1.3镁合金的主要性能和优缺点

1.2镁锂合金的研究现状

1.2.1镁锂合金的发展历史

1.2.2镁锂合金发展的现状

1.2.3镁锂合金发展前景

1.3镁锂合金的合金化

1.3.1镁锂合金强化机理

1.3.2合金元素在镁锂合金中的作用

1.3.3经典镁锂合金成分与性能

1.4镁锂合金目前存在的问题

1.5本论文研究的目的和主要内容

第2章实验材料、工艺及研究方法

2.1 工艺路线

2.2合金的成分

2.3熔炼与挤压

2.3.1合金的熔炼

2.3.2合金的挤压过程

2.4微观结构测试

2.4.1密度的测定

2.4.2合金实际成分的确定

2.4.3金相观察

2.4.4 X-射线衍射分析

2.4.5扫描电子显微镜及微区能谱分析

2.5力学性能测试

2.5.1冲击韧性测试

2.5.2硬度测试

2.5.3拉伸性能测试

2.6本章小结

第3章Ag对镁锂合金微观结构的影响

3.1合金实际成分ICP检测

3.2合金的密度

3.3合金金相组织分析

3.3.1 Ag对铸态合金组织的影响

3.3.2Ag对挤压态合金组织的影响

3.3.3铸态合金与挤压态合金的比较

3.4 XRD分析

3.4.1铸态合金XRD图谱分析

3.4.2挤压态合金XRD图谱

3.5扫描电镜以及合金微区成分分析

3.5.1铸态合金SEM图像及微区成分分析

3.5.2挤压态合金SEM图像及微区成分分析

3.6 Ag在合金中细化晶粒的机理分析

3.7本章小结

第4章Ag对镁锂合金力学性能的影响

4.1合金的硬度

4.2合金的冲击韧性

4.2.1冲击韧性基本原理

4.2.2合金冲击韧性实验结果分析

4.2.3合金冲击试样断口分析

4.3合金的室温拉伸

4.3.1合金室温拉伸实验结果分析

4.3.2合金的应力-应变曲线分析

4.3.3合金室温拉伸断口分析

4.4合金的高温拉伸

4.4.1合金高温拉伸实验结果分析

4.4.2高温合金应力-应变曲线分析

4.4.3合金高温拉伸断口分析

4.5本章小结

结论

本文创新点

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢