Mg-Li-Sn合金的組織結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、本文以獲得綜合性能優(yōu)良的Mg-Li-Sn合金作為研究目標(biāo)，使用熱力學(xué)計(jì)算及相圖分析進(jìn)行Mg-Li-Sn系合金的成分設(shè)計(jì)，找出了性能優(yōu)良的合金配方，使用氬氣氣氛保護(hù)的真空感應(yīng)熔煉方法制備了Mg-Li-Sn合金，并通過(guò)電感耦合等離子光譜儀、X射線衍射儀、差熱分析儀、金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡和萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)等手段研究了Li、Sn元素含量對(duì)試驗(yàn)鎂合金鑄態(tài)和擠壓態(tài)微觀組織、結(jié)構(gòu)、室溫機(jī)械性能及斷裂機(jī)制的影響。研究發(fā)現(xiàn)，鑄態(tài)Mg-xLi-3Sn(x=

2、0,4,8和12 wt％)合金主要由-Mg相、β-Li相、Mg2Sn相以及Li2MgSn相組成。Li元素的添加能使Mg-3Sn合金的組織由晶體結(jié)構(gòu)為HCP的?-Mg相為主逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橛删w結(jié)構(gòu)為BCC的?-Li相為主，同時(shí)能有效的細(xì)化合金晶粒并顯著降低合金的密度，從而改善合金的綜合性能。當(dāng)Li的添加量為8％時(shí)，合金的鑄態(tài)組織和性能得到明顯改善，其延伸率和抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到了30.65％和105.52 MPa。鑄態(tài)Mg-xLi-3Sn(x=0

3、,4,8和12 wt％)合金的斷裂方式由解理斷裂方式向準(zhǔn)解理斷裂方式、韌性斷裂方式轉(zhuǎn)變并最終轉(zhuǎn)變?yōu)榻M織缺陷引起的脆性斷裂方式。Mg-xLi-3Sn(x=0,4,8和12 wt％)合金經(jīng)擠壓變形后，大塊的??-Mg相被擠碎并發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，因而，擠壓態(tài)合金的機(jī)械性能較鑄態(tài)合金得到提升，其中擠壓工藝對(duì)Mg-12Li-3Sn合金的塑形產(chǎn)生了顯著影響，延伸率由鑄態(tài)6.27％提高到擠壓態(tài)的52.6％。通過(guò)Sn在Mg-8Li合金中含量的變化，發(fā)現(xiàn)

4、所有合金的組織均由Mg相、β-Li相、Mg2Sn相和Li2MgSn相組成；Sn含量的增多使合金中第二相的析出量增多，其中Sn的添加量為3％時(shí)，合金擁有優(yōu)化的組織和性能。鑄態(tài)Mg-8Li-xSn(x=1,3,5 wt％)合金的斷裂方式由韌性斷裂伴隨準(zhǔn)解理斷裂的混合斷裂方式向韌性斷裂方式轉(zhuǎn)變并最終向析出相網(wǎng)狀分布加劇和粗化引起的脆性斷裂方式轉(zhuǎn)變。經(jīng)過(guò)擠壓變形的Mg-8Li-xSn(x=1,3,5 wt％)合金的組織和機(jī)械性能都得到了優(yōu)化和提