轧制及退火后Mg-3Li-1RE合金的组织及性能研究

论文摘要

Mg-Li系合金是最具有代表性的超轻高比强度、比刚度合金,在航空航天领域有较大的应用潜力,是目前轻合金的研究重点之一。本文研究了Mg-3Li-1Ce、Mg-3Li-1Nd和Mg-3Li-1Sc三种合金在轧态和轧制退火态的组织与性能,探讨了不同稀土元素和退火工艺对合金微观组织、静态和动态力学性能的影响。得到的主要研究结果如下:显微组织分析结果表明,Mg-3Li-1Ce和Mg-3Li-1Nd合金轧态组织晶粒变形明显,经再结晶退火后,合金组织明显细化,稀土元素Ce和Nd的加入能提高合金再结晶温度。通过扫描电镜和EDS分析表征,在Mg-3Li-1Ce合金中的第二相为Mg12Ce相,在Mg-3Li-1Nd合金中的第二相为Mg41Nd5相。室温拉伸实验表明,轧态Mg-3Li-1Ce和Mg-3Li-1Nd合金的强度较高,但塑性较低,且断口分析表明Mg-3Li-1Ce合金为准解理断裂,而Mg-3Li-1Nd合金为解理断裂。经完全再结晶退火后,两种合金的强度下降,但塑性显著提高,断裂延伸率分别提高了76%和89%,断口上韧窝数量有所增多,两种合金的微观断裂机制均表现为准解理断裂,合金的脆性断裂倾向下降。冲击实验结果表明,三种合金在冲击变形过程中均表现出明显的应变强化现象。对于轧态合金,在1350s-1～1500s-1应变率范围内,Mg-3Li-1Ce合金的应力-应变行为表现出对应变率不敏感,在1350s-1～1750s-1应变率范围内,Mg-3Li-1Sc合金的动态应力-应变行为表现出正效应,而Mg-3Li-1Nd合金在1350s-1～1500s-1应变率范围内表现出负效应趋势。经完全再结晶退火后,在1350s-1～2800s-1应变率范围内,Mg-Li-Sc合金的动态应力-应变行为表现出先正效应后负效应的趋势,且在冲击变形过程中产生了变形局部化,裂纹沿剪切带萌生并扩展,导致合金的冲击变形抗力下降。Mg-3Li-1Ce合金在1000s-1～2250s-1应变率范围内其应力-应变行为对应变率不敏感。而Mg-3Li-1Nd合金的动态应力-应变行为在1350s-1～2000s-1应变率范围内只表现出正效应趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 Mg-Li 合金的特点及研究现状
• 1.1.1 Mg 和Li 的特点
• 1.1.2 Mg-Li 合金的特点
• 1.1.3 Mg-Li 合金的研究现状
• 1.1.4 镁锂合金的应用
• 1.2 SHPB 技术及其在材料研究中的应用
• 1.2.1 SHPB 技术原理
• 1.2.2 SHPB 技术在材料研究中的应用
• 1.3 高应变率条件下材料中的剪切局部化行为
• 1.4、本文主要研究工作
• 第2章 实验材料及实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 热轧及退火处理
• 2.2.2 拉伸性能测试
• 2.2.3 动态冲击实验
• 2.3 表征手段
• 2.3.1 金相显微组织观察与分析
• 2.3.2 断口形貌及微区成分分析
• 2.3.3 X 射线衍射分析
• 第3章 Mg-3Li-1Ce 和 Mg-3Li-1Nd 合金的显微组织分析
• 3.1 轧态Mg-3Li-1Ce 和Mg-3Li-1Nd 合金的显微组织
• 3.2 轧制-退火态Mg-3Li-1RE 合金的显微组织
• 3.3 本章小结
• 第4章 Mg-3Li-1Ce 和 Mg-3Li-1Nd 合金的室温拉伸性能
• 4.1 轧制及退火后Mg-3Li-1Ce 和Mg-3Li-1Nd 合金的拉伸性能
• 4.2 轧制及退火后Mg-3Li-1RE 合金的拉伸断口分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 Mg-3Li-1RE 合金在高应变率下的变形行为
• 5.1 轧态Mg-3Li-1RE 合金的冲击变形行为
• 5.1.1 轧态 Mg-3Li-1RE 合金的动态应力-应变行为
• 5.1.2 轧态 Mg-3Li-1RE 合金冲击变形后的显微组织
• 5.2 完全再结晶退火态Mg-3Li-1RE 合金的冲击变形行为
• 5.2.1 完全再结晶退火态 Mg-3Li-1RE 合金的动态应力-应变行为
• 5.2.2 完全再结晶退火态 Mg-3Li-1RE 合金冲击变形后的显微组织
• 5.3 退火处理对轧态Mg-3Li-1RE 合金的冲击变形行为的影响
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文