【引言】

    近幾年來，基于節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的目的，輕質(zhì)合金引起了科研人員的廣泛關(guān)注。鎂理合金作為地球上最輕的結(jié)構(gòu)合金，由于其有著比強(qiáng)度高、比剛度高、密度低及阻尼好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、武器制造、汽車和電子工業(yè)領(lǐng)域。研究人員利用數(shù)學(xué)建模，定義了鋼和AZ31B鎂合金強(qiáng)度與硬度之間的關(guān)系，使其相關(guān)性得到了很好的量化和分析。然而，鎂鋰合金在上述領(lǐng)域卻沒有深入研究。近日，有學(xué)者研究了鎂鋰合金在變形和退火過程中微觀結(jié)構(gòu)的變化及強(qiáng)化機(jī)理，同時通過數(shù)學(xué)建模量化了強(qiáng)化行為。

    【成果簡介】

    近日，東北大學(xué)樂啟熾團(tuán)隊(duì)在Mater. Sci. Eng., A上發(fā)布了一篇關(guān)于Mg-Li合金的文章，題為“Microstructure evolution and strengthening mechanism study of Mg-Li alloys during deformation and heat treatment”。作者研究了擠壓變形和退火過程中Mg-Li合金α，α+β和β相的顯微組織演化、織構(gòu)變化及其相應(yīng)的強(qiáng)化機(jī)理。研究結(jié)果表明，隨著Li含量的增加，α-Mg逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?beta;-Li，Li元素顯著改善了合金的延展性。同時通過數(shù)學(xué)模型和回歸分析，表征了Mg-Li合金退火過程中的固溶強(qiáng)化行為。

    【圖片導(dǎo)讀】

    圖1： 鎂鋰合金試樣加工過程

 

    鑄造—擠壓—退火

    圖2：三種合金在不同條件下的微觀結(jié)構(gòu)演化過程

 

    （a）-（c） α-Mg相（白色區(qū)）逐漸轉(zhuǎn)化為β-Li相（深灰色區(qū)）；

    （d） α相中出現(xiàn)平行于擠壓方向的剪切帶；

    （e） LAZ832-0.2Y合金中的細(xì)長兩相組織；

    （f） LAZ1132-0.2Y合金擠壓后的組織；

    （g）-（o） 擠壓態(tài)合金退火24h的組織演化過程。

    圖3：三種擠壓態(tài)合金的織構(gòu)

 

 

    （a） LAZ532-0.2Y合金；

    （b） LAZ832-0.2Y合金中的α相；

    （c） LAZ832-0.2Y合金中的β相；

    （d） LAZ1132-0.2Y合金。

    圖4：LAZ532-0.2Y擠壓態(tài)合金在不同退火溫度下的織構(gòu)

 

    （a） 473K退火；

    （b） 523K退火；

    （c） 573K退火。

    圖5：LAZ832-0.2Y擠壓態(tài)合金在不同退火溫度下的織構(gòu)

 

    （a） 溫度為473K時的α相；

    （b） 溫度為473K時的β相；

    （c） 溫度為523K時的α相；

    （d） 溫度為523K時的β相；

    （e） 溫度為573K時的α相；

    （f） 溫度為573K時的β相。

    圖6：LAZ1132-0.2Y擠壓態(tài)合金在不同退火溫度下的織構(gòu)

 

    （a） 473K退火；

    （b） 523K退火；

    （c） 573K退火。

    圖7：合金XRD圖譜

 

    （a） LAZ532-0.2Y合金；

    （b） LAZ832-0.2Y合金；

    （d） LAZ1132-0.2Y合金。

    圖8：擠壓態(tài)合金退火24h后的SEM圖像

 

    （a）-（d）-（g） LAZ532-0.2Y合金的微觀結(jié)構(gòu)沒有明顯變化，破碎的Al2Y沿擠出方向均勻分布；

    （b）-（e）-（h） LAZ832-0.2Y合金的β相中存在分散的白色顆粒，隨溫度升至573K，AlLi顆粒溶解于β相；

    （c）-（f）-（i） LAZ1132-0.2Y合金與LAZ832-0.2Y合金相變過程相似。

    圖9：上述合金對應(yīng)的EDS分析

 

    （a） 1號顆粒；

    （b） 2號顆粒；

    （c） 3號顆粒；

    （d） 4號顆粒。

    圖10：擠壓態(tài)合金在523K 退火24h后的TEM圖像

 

（a） 綠色圖標(biāo)所指示的為AlLi相；

    （b） AlLi納米相聚集。

    圖11：合金的抗拉性能

 

    （a） LAZ532-0.2Y合金；

    （b） LAZ832-0.2Y合金；

    （c） LAZ1132-0.2Y合金。

    圖12：LAZ1132-0.2Y合金不同處理后的抗拉性能

 

    （a） 擠壓態(tài)后的合金；

    （b） 473K下退火；

    （c） 523K下退火；

    （d） 527K下退火。

    圖13：LAZ1132-0.2Y合金不同溫度下的擬合曲線

 

    （a） 顯微硬度與極限拉伸強(qiáng)度曲線；

    （b） 顯微硬度與屈服強(qiáng)度曲線；

    （c） AlLi體積分?jǐn)?shù)與極限拉伸強(qiáng)度曲線；

    （d） AlLi體積分?jǐn)?shù)與屈服強(qiáng)度曲線。

    圖14：LAZ832-0.2Y合金不同溫度下的擬合曲線

 

    （a） 顯微硬度與極限拉伸強(qiáng)度曲線；

    （b） 顯微硬度與屈服強(qiáng)度曲線；

    （c） AlLi體積分?jǐn)?shù)與極限拉伸強(qiáng)度曲線；

    （d） AlLi體積分?jǐn)?shù)與屈服強(qiáng)度曲線。

    圖15：LAZ1132-0.2Y合金不同溫度下的擬合曲線

 

    （a） 顯微硬度與極限拉伸強(qiáng)度曲線；

    （b） 顯微硬度與屈服強(qiáng)度曲線；

    （c） AlLi體積分?jǐn)?shù)與極限拉伸強(qiáng)度曲線；

    （d） AlLi體積分?jǐn)?shù)與屈服強(qiáng)度曲線。

    圖16：極限拉伸強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度擬合曲線

 

    （a） LAZ832-0.2Y合金；

    （b） LAZ1132-0.2Y合金。

    【小結(jié)】

    這篇文章揭示了Mg-Li合金在擠壓變形和退火過程中組織的變化。隨著Li含量的增加，α-Mg基體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?beta;-Li基體。在變形過程中，α-Mg緊密堆積面的c軸在擠壓后垂直于擠壓方向發(fā)生傾斜，而β-Li緊密堆積面的c軸在擠壓后平行于擠壓方向發(fā)生傾斜；在退火過程中，α-Mg基體中優(yōu)先觀察到了{(lán)11-20}再結(jié)晶織構(gòu)，而β-Li中并沒有出現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)，在β-Li基體中可明顯發(fā)現(xiàn)固溶強(qiáng)化。此外，作者還通過數(shù)學(xué)建模和回歸分析定義了極限拉伸強(qiáng)度（UTS），屈服強(qiáng)度（YS），硬度（HV）和AlLi體積分?jǐn)?shù)（VF）之間的關(guān)系模型，從而量化鎂鋰合金的強(qiáng)化行為。

    文獻(xiàn)鏈接：Microstructure evolution and strengthening mechanism study of Mg-Li alloys during deformation and heat treatment（Mater. Sci. Eng., A, 15 August,2017 ,DOI: 10.1016/j.msea.2017.08.043）

 

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國內(nèi)外最新動態(tài)，我們網(wǎng)站會不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)http://www.ecorr.org

責(zé)任編輯：王元

《中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事

投稿聯(lián)系：編輯部

電話：010-62313558-806

郵箱：fsfhzy666@163.com

中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)官方 QQ群：140808414