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题目:多元微合金化及超细颗粒复合强化Mg-Li-Zn合金的组织及性能研究

关键词:Mg-Li-Zn合金;复合材料;微合金化;复合强化;组织;力学性能

  摘要


Mg-Li基合金及其复合材料具有超轻、高比强度、高延展性以及优异的减震能力等优势,其开发和应用研究已引起国内外的广泛关注。本文以超细颗粒增强Mg-Li-Zn基复合材料的开发为背景,从Mg-Li-Zn合金的超细颗粒复合强化以及多元稀土微合金化入手,系统研究了超细YAl2颗粒增强体对Mg-Li-Zn合金组织及性能的影响规律,对比研究了单一组元的稀土中间合金或WE43合金的多元稀土微合金化方式对Mg-Li-Zn合金组织及性能的影响规律,探讨了超细颗粒复合强化与多元微合金化对Mg-Li-Zn基合金的强韧化行为的影响规律。

在Mg-Li-Zn合金复合强化方面,本文利用搅拌铸造法制备出5Vol.%YAl2p/ Mg-14Li-1Zn 复合材料并对其组织、界面以及力学性能进行表征,探讨了YAl2 颗粒的加入对基体合金组织、界面和力学性能的影响以及强化机制。结果表明,复合材料由β相和YAl2增强体组成,YAl2颗粒的加入细化了β相晶粒尺寸,YAl2增强体与基体间具有良好的界面相容性。复合材料抗拉强度为199 MPa,较基体合金提高了56%,而延伸率保持在9%左右。

在Mg-Li-Zn合金多元稀土微合金化方面,本文通过在Mg-Li-Zn合金中添加Y、Nd、Gd和Zr等元素进行多元微合金化,对比研究了以单一组元的稀土中间合金或WE43合金的多元稀土微合金化方式对Mg-Li-Zn合金组织和性能的影响。结果表明,稀土元素的加入可有效细化单相合金的β相或双相合金的α相晶粒尺寸,并改善了α相的圆整度。稀土元素添加方式对微合金化后合金的析出相有明显影响,通过单一组元的稀土中间合金形式添加稀土元素析出相为长条状富Y相及富Nd相,而以WE43合金形式添加后析出相为块状富Y相。经多元微合金化后,单相合金的抗拉强度达到131MPa,双相合金的抗拉强度达到153MPa,分别较基体合金提高了21%和10%,延伸率均保持在30%以上。