镁锂合金熔铸工艺及组织性能的研究

摘要

镁锂系合金以其超轻特性和相对较大的比强度而成为近年来国内外材料领域的研究重点之一，但是由于镁锂系合金的主要组成元素——镁和锂都是极其活泼和质轻的金属元素，在合金熔铸时极易产生氧化、夹渣等缺陷。此外，二元镁锂合金的强度特别是高温强度偏低，使其应用领域受到很大限制。因此，完善镁锂合金的熔铸工艺并进一步提高其力学性能，已成为拓展镁锂合金应用领域的关键。 论文采用实验研究和理论分析相结合的方法，有针对性地研究了镁锂合金的熔铸和轧制工艺。通过金相和扫描电镜观察、电子万能拉伸、X射线衍射分析、能谱分析等手段，探讨了微量Al和Ca元素对镁锂合金组织性能的影响规律和作用机制。论文研究结果表明：在熔铸过程中，把合金熔体搅拌过程和熔体静置时间延长，用少量的CaF2参与做覆盖剂，可以生产出密度较低，强度和塑性都较高的镁锂合金；镁锂合金在不同温度下固溶，其基体强化机制随温度升高由弥散强化逐渐转至固溶强化，并在450K左右达到塑性最大值；这种新的熔炼工艺制作出的镁锂合金通过不同温度轧制，可以生产出最大伸长率超过40﹪，最大抗拉强度达355MPa的2mm板材；从微观组织分析可以看到，含1﹪wt．Al和含微量Ca的镁锂合金都具有较好的塑性和较高的强度，其本质原因是Mg和Al可以与镁锂合金基体元素生成A1Mg、LiAl和CaMg2、CaLi2等相，形成弥散强化，其中微量Ca元素还细化了合金晶粒，又形成细晶强化。最后对于实验镁锂合金表现出的力学性能、微观组织及工艺方法进行了分析和总结，得出了C15．F2参与做覆盖剂熔铸，有利于隔绝空气和分离熔剂与合金，而少量的Al、Ca成分有利于镁锂合金力学性能的结论。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1镁的性质

1.2变形镁合金的塑性变形理论

1.2.1镁合金塑性变形特点

1.2.2变形温度的影响

1.2.3变形速度的影响

1.2.4合金元素的影响

1.2.5晶粒度的影响

1.2.6初始织构的影响

1.3变形镁合金体系

1.3.1变形镁合金的分类

1.3.2变形镁合金的性能

1.4镁合金的熔铸工艺

1.4.1以盐类熔剂作覆盖剂

1.4.2以抑制性元素添加在熔体上作覆盖层

1.4.3熔体处理时处于反应性气氛下，构成极薄氧化膜

1.4.4在惰性气体气氛下处理熔体

1.5镁锂合金的研究现状

1.5.1镁锂合金的研究历史

1.5.2镁锂合金的研究现状

1.6镁锂合金存在问题

1.7研究的目的和主要内容

第2章实验合金的熔铸、固溶、轧制及测试方法设计

2.1试验镁锂合金熔铸工艺的设计及操作过程

2.1.1设计思路

2.1.2实验镁锂合金熔铸过程（以2号实验合金为例）

2.2合金的固溶

2.3轧制工艺过程

2.4力学性能测试

2.4.1硬度测试

2.4.2拉伸性能测试

2.5金相检测

2.5.1光学金相检测

2.5.2扫描电镜检测和能谱扫描

2.6 X射线衍射分析

2.7化学分析

第3章Mg-Li合金的熔铸与轧制工艺研究

3.1 Mg-Li合金的熔铸工艺研究

3.1.1覆盖剂特性分析

3.1.2Mg-Li合金熔铸工艺流程

3.1.3熔铸工艺对铸锭组织性能的影响

3.2Mg-Li合金的轧制工艺研究

3.2.1固溶处理工艺研究

3.2.2轧制温度的影响

3.3本章小结

第4章合金元素对Mg-Li合金组织性能的影响

4.1 Al元素的影响

4.1.1 Al元素对合金组织的影响

4.1.2 Al元素对合金力学性能的影响

4.1.3分析与讨论

4.2 Ca元素的影响

4.3本章小结

结论

参考文献

附录A攻读硕士期间所发表的论文目录

致谢