【摘 要】
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Mg-Li合金具有低密度、较高的比强度以及防震抗噪等优点,能够提升有效载荷并降低能源消耗,是有发展前景的潜力结构材料。本文通过真空熔炼炉制备目标合金,探索通过合金化、添加增强体颗粒、热机械变形等方法来设计一种超轻高强度Mg-Li合金。同时,在此基础上对合金进行固溶处理,进一步提升合金力学性能。另外,对固溶处理后的合金进行时效处理,检测合金的高温性能稳定性。本文设计制备的合金主要为Mg-8Li-3A
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Mg-Li合金具有低密度、较高的比强度以及防震抗噪等优点,能够提升有效载荷并降低能源消耗,是有发展前景的潜力结构材料。本文通过真空熔炼炉制备目标合金,探索通过合金化、添加增强体颗粒、热机械变形等方法来设计一种超轻高强度Mg-Li合金。同时,在此基础上对合金进行固溶处理,进一步提升合金力学性能。另外,对固溶处理后的合金进行时效处理,检测合金的高温性能稳定性。本文设计制备的合金主要为Mg-8Li-3Al-x TiC（x=0、0.4、0.8、1.2）,Mg-8Li-3Al-2Sn-x Y（x=0、0.5、1.0、1.5）以及将纳米TiC颗粒与Y以研究得出的最优添加量添加至Mg-8Li-3Al-2Sn合金中设计目标合金,探索合金的微观组织与力学性能的变化。Mg-8Li-3Al合金中的相包括α-Mg、β-Li、Mg Li Al2。铸态Mg-8Li-3Al-x TiC合金的抗拉强度与屈服强度呈先增大后减小规律,延伸率则持续提高。其中,铸态Mg-8Li-3Al-0.8TiC力学性能最佳。挤压态合金相比同种铸态合金强度提升约80MPa,延伸率未明显改善,强度变化规律和延伸率变化规律与铸态一致,挤压态Mg-8Li-3Al-0.8TiC合金力学性能最佳。Mg-8Li-3Al合金中添加2wt%Sn制得Mg-8Li-3Al-2Sn合金,合金中的相主要为α-Mg、β-Li、Mg Li Al2、Li2Mg Sn相。以Mg-8Li-3Al-2Sn合金为基体材料向其中添加不同含量的Y（0wt%、0.5wt%、1.0wr%、1.5wt%）,Y的添加使得合金中多出Al2Y相,铸态Mg-8Li-3Al-2Sn-0.5Y合金力学性能最佳。对铸态合金以挤压比16:1、挤压温度250℃进行热挤压变形,挤压态合金Mg-8Li-3Al-2Sn-x Y力学性能变化规律同样与铸态相仿,延伸率较铸态略有提高。当Y添加量为0.5wt%时,挤压态Mg-8Li-3Al-2Sn-0.5Y合金力学性能最佳。但不同Y含量的挤压态合金强度差距很小,强度升降幅度较小,稀土Y的强化效果很大程度上被挤压形变强化所掩盖。将0.8wt%TiC与0.5wt%Y添加至Mg-8Li-3Al-2Sn合金中,此时合金中的相主要为α-Mg、β-Li、Li2Mg Sn、Al2Y、TiC、Mg Li Al2。得到的Mg-8Li-3Al-2Sn-0.5Y-0.8TiC铸态合金抗拉强度、屈服强度较Mg-8Li-3Al-0.8TiC与Mg-8Li-3Al-2Sn-0.5Y都有提升,延伸率较Mg-8Li-3Al-0.8TiC有所降低,与Mg-8Li-3Al-2Sn-0.5Y相近。以挤压比16:1、挤压温度250℃对合金进行热挤压变形,得到的Mg-8Li-3Al-2Sn-0.5Y-0.8TiC合金抗拉强度、屈服强度与延伸率都高于挤压态Mg-8Li-3Al-0.8TiC合金与Mg-8Li-3Al-2Sn-0.5Y合金。纳米TiC颗粒与Y共同强化Mg-8Li-3Al-2Sn合金的效果较良好。分别以300℃与350℃对Mg-8Li-3Al-2Sn-0.5Y-0.8TiC合金进行6h固溶处理。铸态、300℃×6h固溶、350℃×6h固溶后铸态Mg-8Li-3Al-2Sn-0.5Y-0.8TiC合金的抗拉强度、屈服强度呈递增的趋势,延伸率呈递减的趋势。挤压态合金Mg-8Li-3Al-2Sn-0.5Y-0.8TiC固溶后合金抗拉强度、屈服强度、延伸率呈略微递减的趋势。对350℃×6h固溶后的Mg-8Li-3Al-2Sn-0.5Y-0.8TiC合金分别进行100℃×24h、150℃×24h的时效处理,合金出现时效软化现象,固溶于合金的Al Li相重新大量析出,呈网状分布于β-Li相与α-Mg相边缘。
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