冷轧工艺对LZ91镁锂合金显微组织与力学性能的影响

摘要

镁锂合金是迄今为止密度最小的金属结构材料，不仅具有阻尼减震性好、尺寸稳定性好、电子屏蔽性好、抗高能粒子穿透能力强等优良性能，并且比刚度高、比强度高、低温韧性好；因此镁锂合金是航天航空、武器装备、交通运输等领域最理想的结构减震材料。若该合金得以广泛应用，将在节能减排方面产生重大的经济效益。
　　本文采用金相电子显微镜、扫描电子显微镜、透射电镜、X射线衍射仪、硬度测试、室温拉伸、杯突试验等手段，研究了LZ91镁锂合金薄板的冷轧变形工艺以及退火工艺对板材成形性能的影响，得到了如下结果：
　　（1）铸态LZ91镁锂合金晶粒粗大，其抗拉强度只有114MPa，延伸率仅为16.9％；通过热挤压后，合金中的组织发生动态再结晶，β相晶粒呈现出大小不一的等轴晶状，此时其抗拉强度为164MPa，延伸率为28%。
　　（2）热挤压态LZ91镁锂合金进行室温轧制时，随着轧制压下量逐渐增大，合金的抗拉强度逐渐升高至267MPa，但合金的延伸率却呈现出先降低后升高再降低的特点。合金在冷轧过程中没有物相的变化，冷轧变形仅引起α相和β相衍射峰相对强度有少许变化，无新相产生和旧相的溶解。
　　（3）冷变形前，LZ91镁锂合金α相具有较强的基面平行于挤压方向的纤维织构；而β相存在较强的(100)面垂直于挤压方向的织构。冷变形期间，合金的织构强度有所降低，当合金压下量达到95%时，合金的织构进一步增强。不经过中间退火的冷轧薄板经过200℃/4h退火后，β相织构没有明显变化，α相基面织构强度弱化。
　　（4）较优的中间退火工艺为200℃/1h，经退火处理后，晶粒发生再结晶，继续冷轧到95%后，合金的抗拉强度为224MPa，延伸率为24.8%，拉伸断裂的方式属于韧性断裂。不经过中间退火的0.7mm厚冷轧薄板杯突试验IE值为5.56mm，经过中间退火的冷轧薄板杯突试验IE值为6.23mm。
　　（5）未中间退火的薄板经过200℃/4h退火处理后合金的维氏硬度值为67，杯突IE值为7.82mm，能满足LZ91镁锂合金薄板的冲压性能要求。

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第一章 绪论

1.1 Mg-Li合金简介

1.2 Mg-Li合金的应用

1.3 镁锂合金国内外研究现状

1.4 本论文研究的意义和主要内容

第二章 工艺路线与试验方法

2.1 工艺路线

2.2 合金制备

2.3 显微组织观察方法

2.4 力学性能分析

第三章 冷轧变形对LZ91镁锂合金微观组织与力学性能的影响

3.1 LZ91合金轧制前的显微组织与力学性能

3.2 LZ91合金冷轧过程中的组织与性能演变

3.3 LZ91合金冷轧过程中的织构演变

3.4 LZ91合金加工硬化研究

3.5 本章小结

第四章 中间退火对LZ91冷轧成形性能、微观组织与力学性能的影响

4.1 冷轧板中间退火工艺研究

4.2 冷轧变形对LZ91合金退火板材显微组织与力学性能的影响

4.3 本章小结

第五章 最终退火对LZ91合金冷轧薄板组织与成形性能的影响

5.1 退火工艺对板材微观组织的影响

5.2 退火处理对维氏硬度的影响

5.3 退火处理对冷轧薄板显微组织的影响

5.4 α相球化机制分析

5.5 退火处理对冲压性能的影响

5.6 退火处理对合金织构的影响

5.7 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录A：攻读硕士期间发表的论文和参与研究的科研项目