Mg-11Li-3Al-xCe合金的制备及力学性能

论文摘要

镁锂合金具有低密度，并具有高比强度、高比刚度、阻尼性能好以及抗高能粒子穿透能力强等一系列优点，因而在宇航领域、电子工业及通讯行业受到关注，以前所未有的速度向前发展。然而商业镁锂合金由于强度较低、抗腐蚀力能力差在应用上受到很大的限制。在此论文中，以Mg-Li系合金中在工业上最广泛使用的的Mg-Li-Al合金为基础，在Mg-11Li-3Al中添加Ce稀土元素，研究Ce对Mg-11Li-3Al微观组织和力学性能的影响。利用光学金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等检测设备分析了不同Ce含量对Mg-11Li-3Al的显微组织和力学性能的影响。同时，也研究了Ce含量对Mg-11Li-3Al挤压、变形的微观组织和力学性能的影响。结果表明：稀土元素Ce的加入改变了β相晶粒的形态并导致了新相Al2Ce的出现，当Ce的含量为1％时，Mg-11Li-3Al的强度最高、延伸率较高，综合力学性能最佳。本文还研究了Mg-11Li-3Al-XCe挤压、轧制变形后晶粒细化的机理。研究表明：挤压过程发生的动态再结晶细化了晶粒，从而使合金的力学性能大幅提高。讨论了Ce的含量与合金微观组织及力学性能的关系，结果表明：Ce的加入有助于合金力学性能的提高。原因如下：细化的晶粒提高了合金的力学性能，少量的Al2Ce在β相的弥散分布也有助于合金力学性能的提高。Al2Ce的数量及分布对合金的力学性能影响很大，稀土含量高会导致Al2Ce的聚集，进而降低合金的力学性能，而少量的稀土会提升合金的常温和高温性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 镁及镁合金的发展和应用
• 1.1.1 镁的基本特性
• 1.1.2 镁合金的主要性能和优点
• 1.1.3 镁合金的分类
• 1.1.4 镁合金强化机理
• 1.1.5 镁合金中合金元素的作用
• 1.1.6 我国的镁资源状况
• 1.2 镁锂合金的研究状况
• 1.2.1 镁锂合金研究的历史
• 1.2.2 镁锂合金研究的现状
• 1.2.3 镁锂系合金的应用前景
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 1.4 本论文的选题意义
• 第2章 镁锂合金的制备及表征手段
• 2.1 成分设计
• 2.2 实验方法
• 2.3 镁合金熔体的热力学分析
• 2.4 实验原料、设备及制备过程
• 2.4.1 实验原料与设备
• 2.4.2 合金的制备过程
• 2.4.3 合金的均匀化处理
• 2.4.4 合金的挤压过程
• 2.4.5 合金的轧制
• 2.5 表征手段
• 2.5.1 合金实际成分的确定
• 2.5.2 金相观察
• 2.5.3 显微硬度的测定
• 2.5.4 断口形貌及微区能谱分析
• 2.5.5 X射线衍射分析
• 2.5.6 拉伸性能测试
• 2.6 本章小结
• 第3章 镁锂合金的铸态组织及力学性能
• 3.1 铸态合金的实际化学成分
• 3.2 铸态合金的显微组织
• 3.3 铸态合金的相组成分析
• 3.3.1 铸态合金的XRD分析
• 3.3.2 铸态合金的EDS分析
• 3.4 稀土化合物形成的原因
• 3.5 铸态实验合金的力学性能
• 3.6 本章小结
• 第4章 变形态镁锂合金的组织及力学性能
• 4.1 实验合金的均匀化
• 4.1.1 均化温度的制定
• 4.1.2 均化时间的确定
• 4.1.3 均化后合金的金相组织
• 4.2 实验合金变形工艺
• 4.2.1 挤压加工
• 4.2.2 轧制加工
• 4.3 挤压棒材的金相组织
• 4.4 铸态直接轧制板材的金相组织
• 4.4.1 轧制一道次板材的金相组织
• 4.4.2 轧制二道次板材的金相组织
• 4.5 挤压后轧制板材的金相组织
• 4.5.1 轧制一道次合金的金相组织
• 4.5.2 轧制二道次合金的金相组织
• 4.6 挤压和轧制对合金力学性能的影响
• 4.6.1 挤压棒材与铸态棒材合金室温力学性能
• 4.6.2 挤压棒材的高温力学性能
• 4.6.3 挤压后轧制板材与轧制板材的力学性能对比
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢