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《哈尔滨工程大学》 2008年
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镁锂稀土合金的制备及性能研究

王涛  
【摘要】: 论文以获得高性能变形镁锂合金材料作为研究目标,以稀土元素在镁锂合金中的作用为主要研究内容,对镁锂合金材料的成分、组织、变形行为、性能之间的关系进行了系统的研究。论文主要研究了Ce在Mg-Li二元合金、Mg-Li-Al系合金中的作用,Y、Sn在Mg-Li-Al系合金的作用,Mg-Li-Al-Ce系合金的时效行为,以及Mg-Li-Al-Ce系合金的腐蚀电化学行为。 研究了稀土Ce在Mg-8.5Li基合金中的作用,结果表明Ce在Mg-8.5Li合金中主要以Mg_(12)Ce的形式存在于晶界和相界处,Ce可以使Mg-8.5Li合金中α相减少、β相增多,对合金相的尺寸和晶粒大小具有细化作用。Mg-8.5Li-xCe系合金随Ce含量的增加,合金强度、硬度增加,延伸率下降。Ce对Mg-8.5Li合金的力学性能的影响主要是由于Ce对Mg-8.5Li合金的细化作用和Mg_(12)Ce的第二相强化机制。提出了Ce在结晶界面前沿富聚将造成较大的成分过冷以及Mg_(12)Ce的生成是Ce细化Mg-8.5Li二元合金的的主要机制。 研究了Ce在Mg-Li-Al系合金中的作用,结果表明Ce在Mg-Li-Al系合金中主要以Al_2Ce稀土化合物的形式存在。适量的Ce在Mg-Li-Al系合金中可以起到细晶强化和第二相强化作用。Ce在结晶界面前沿富聚造成较大的成分过冷以及Al_2Ce的生成是Ce细化Mg-Li-Al系合金的主要机制。 研究了挤压变形对Mg-Li-Al-Ce系合金组织及力学性能的影响,结果表明挤压变形提高了Mg-Li-Al-Ce系合金的力学性能。Mg-8.5Li-3Al系合金在523K挤压加工时发生了动态再结晶。 研究了轧制变形压下量对Mg-8.5Li-1Al-1Ce合金中组织和性能的影响,结果表明轧制变形使合金中β(Li)相发生了动态再结晶,并随压下量增大晶粒尺寸有减小的趋势,合金力学性能得到提升。 研究了轧制变形对Mg-8.5Li-1Al-1Ce合金织构的影响,结果表明合金α(Mg)相在轧制过程中的变形过程不仅启动了基面滑移系,还启动了棱柱面滑移系和锥面滑移系,β(Li)相在轧制变形时各个晶系变形均衡。 研究了Mg-5.5Li-3.0Al-1.2Zn-1.0Ce合金的变形过程中的组织、性能变化特点,结果表明经523K挤压变形后合金发生了动态再结晶,得到均匀的等轴晶组织。挤压后再温轧变形有大量的孪晶生成。Mg-5.5Li-3.0Al-1.2Zn-1.0Ce合金挤压变形后抗拉强度、屈服强度、延伸率都得到提升,挤压后再轧制变形合金强度和硬度进一步提升,延伸率下降。 研究了Mg-5.5Li-3.0Al-1.2Zn-1.0Ce的变形行为及变形方式对合金织构的影响,结果表明合金挤压样品具有丝织构特征,(10(?)0)棱柱面和(10(?)1)锥面平行于挤压方向,变形方式有棱柱面滑移、锥面滑移和基面滑移。挤压后再温轧变形形成了典型的(0002)基面板织构,变形方式主要以基面滑移和锥面孪生为主。 在Mg-8.5Li-3Al合金中加入稀土元素Y后,α(Mg)相被明显细化和球化,呈粒状均匀分布。适量的Y对Mg-Li-Al合金具有固溶强化、细晶强化和第二相强化的作用。 Sn对Mg-Li-Al系合金中的α相具有细化和球化作用,有助于Mg-Li-Al系合金在热挤压过程中发生动态再结晶。Sn在Mg-Li-Al系合金中主要以颗粒状Mg_2Sn化合物的形式存在于α(Mg)相边界和β(Li)相中,Mg_2Sn颗粒对Mg-Li-Al系合金可以起到细晶强化和第二相强化作用。 研究了Mg-Li-Al-Ce系合金的时效行为,结果表明Ce含量对时效硬化程度和时效动力学具有显著的影响,随Ce含量的增加合金在各时期的硬度都增大,最高时效峰硬度也随之提高,过时效软化的程度随之降低。Ce抑制时效硬化相MgLi_2Al和时效软化相AlLi相的生成是Mg-8.5Li-3Al-xCe系合金时效硬化及过时效软化程度降低的主要原因,Ce是抑制Mg-Li-Al合金发生时效软化的有益元素。 研究了Ce对Mg-8.5Li-3Al合金腐蚀电化学行为的影响,结果表明适量的Ce增强了合金的抗腐蚀性能,主要由于Ce细化了合金组织,促进了合金元素在合金中的均匀分布,改善了微观组织的电化学均匀性。镁锂合金的电化学腐蚀机理不同于其它镁合金,主要是存在Li的阳极反应。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TG146.22

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