新型mg-li-al-y合金组织 性能及热变形行为分析-analysis of microstructure and thermal deformation behavior of new mg - li - al - y alloy.docxVIP

摘要随着人们对节能环保，构件轻量化要求的不断提高，Mg-Li 合金以其低密度、 高塑性、抗减震等特点而备受研究者青睐，使其在航空航天、武器装备、交通运 输、3C 电子产品等领域都有着较为广泛地运用。然而 Mg-Li 合金由于绝对强度较 低、耐蚀性能差、热变形行为研究不足等缺点而限制了其大规模生产应用。因此， 人们正通过合金化、塑性变形等手段来提高 Mg-Li 合金的性能。所以，研究合金 元素对 Mg-Li 合金组织及性能的影响、探讨 Mg-Li 合金的热变形行为对开发高性 能的 Mg-Li 合金具有重大意义。本文以 Mg-9Li-3Al 合金为基础，通过制备不同 Y 含量的 Mg-9Li-3Al-xY 合金， 通过运用显微分析，力学性能测试，失重腐蚀和电化学实验等手段，探究不同 Y 含量对 Mg-9Li-3Al 合 金 组 织 和 性 能 的 影 响 ， 开 发 出 综 合 性 能 较 好 的 新 型 Mg-Li-Al-Y 合金。并通过热力模拟实验对挤压态新型 Mg-Li-Al-Y 合金的热变形行 为进行研究，建立合金热变形过程中的本构方程，计算合金的热加工图，并对合 金的热加工图进行分析，从而得出合金的最优热加工工艺参数。研究结果表明，随着 Y 含量的增加，原来存在于 Mg-9Li-3Al 合金中的 Mg17Al12 相逐步被硬质质点相 Al2Y 所取代，α 相由粗大的片状向针状，再向块状转变；当 Y 含量为 1.6%时，存在于 Mg-9Li-3Al-xY 合金中的片状和针状 α 相完全消失，最 终被细小且成块状分布的 α 相取代。Y 含量对 Mg-9Li-3Al 合金的力学性能有较大影响，随着 Y 含量的增加，合金 的抗拉强度和屈服强度呈现先增后降的变化趋势。Y 含量为 1.6%时，合金的抗拉 强度和屈服强度达到最大值，分别为：190.2MPa 和 168.1MPa；合金的延伸率随着 Y 含量的增加一直增加，在本实验条件下，合金的最大延伸率出现在 Y 含量为 2.0% 处，其最大延伸率为：19.4%。合金断口观察表明，随着 Y 含量的增加合金，合金 逐 步 呈 现 出 微 孔 聚 集 型 的 塑 性 断 裂 方 式 。 合 金 的 腐 蚀 性 能 测 试 结 果 表 明 ， Mg-9Li-3Al-xY 合金的抗腐蚀性能呈现出先增加后减小的变化趋势，当 Y 含量为 1.6%时，合金具有最佳的耐蚀性能。Mg-9Li-3Al-1.6Y 合金经挤压变形后，其显微组织发生明显细化，其抗拉强度 和延伸率与铸态时相比提高了 31%和 97%。Mg-9Li-3Al-1.6Y 合金的热力模拟实验 表明，随着应变速率的增加，材料的流变应力增加；随着温度的升高，材料的流 变应力下降，采用双曲正弦函数关系式计算的流变应力与实际应力吻合性较好； 结合金相显微分析对材料的塑性加工图分析表明，在实验参数范围内材料的最佳 理 论 热 加 工 区 为 ： 220~270 ℃ ， 0.001~0.05 s-1 ， 材 料 的 超 塑 性 加 工 区 为 ：300 ℃~350 ℃，0.015 s-1~0.16 s-1。关键词：镁合金，显微组织，力学性能，腐蚀性能，热变形行为ABSTRACTWith the high requirements for the environmental protection and components lightweigting, Mg-Li alloys are attracting more and more attention of the researchers because of their lower density, excellent plasticity and good damping capacity. So in recent years, Mg-Li alloys are widely used in the field of aerospace, aviation, weapon equipment and 3C electronic products. Nevertheless, the application of the Mg-Li alloys is restricted, due to the lower absolute intensity, poor corrosion resistance and the deficiency of research on their hot deformation behavior. In order to overcome those disadvantages existed in Mg-Li alloys, the alloying