题目：超轻镁锂合金组织结构与性能研究

超轻镁锂合金是很有发展前景的高性能变形镁合金新材料，其开发和应用研究已经引起国内外越来越广泛的关注。对于超轻镁锂合金的组织结构、强度和塑性机理以及成形性能等方面，虽然有了一些研究成果见诸报道，但还缺乏比较系统、深入和清楚的认识，这在一定程度上制约了工业镁锂合金的开发和应用研究。本论文比较系统地研究了超轻镁锂合金的组织结构和性能关系，选题不仅具有重要学术价值，而且对于推动超轻镁锂合金的开发和应用研究具有重要意义。论文首先采用X-射线衍射、光学金相、SEM和TEM等观察和分析手段，系统地研究了Mg-8Li、Mg-8Li-2Al和Mg-8Li-3Al、以及Mg-13Li-3Al-1Zn-0.7Zr合金的相组成和组织结构特征；然后，借助上述手段和拉伸实验对本课题组开发的高性能Mg-13Li-3Al-1Zn-0.7Zr合金板材的组织结构和力学性能关系进行了比较深入的研究；最后，通过织构测试分析和成形实验，探讨了Mg-13Li-3Al-1Zn-0.7Zr板材织构随轧制变形的演化规律以及退火处理对板材织构和成形性能的影响；得到了以下主要结果和结论：铸态和固溶时效状态Mg-8Li合金的组织都是由（α+β）双相组成。本文首次发现在铸态合金的β相中弥散分布着细小共格的析出相；对固溶时效态合金，不仅观察到β相中有细小板条状α颗粒析出，而且发现α相中有细小薄片状β颗粒析出；经过对衍射花样的标定，确定两者的位向关系都符合Burgers位向模型。Al的加入使Mg-8Li合金中α相的形貌由长条状变为云块状，且随着Al含量的增加，云块状α相分布得更加密集。固溶时效处理后，Mg-8Li-2Al和Mg-8Li-3Al合金α相中没有明显析出相，而在β相中仍可观察到细小α析出相，析出相和基体的位向关系不在符合Burgers位向模型，而是采取两个a轴相互垂直的α相平行于基体β的[001]方向析出。Mg-13Li-3Al-1Zn-0.7Zr合金铸锭经均匀化处理后，其β基体中析出了α和AlLi相，α相从基体中析出的位向关系与Mg-8Li-2Al类似，AlLi相的[001]晶向平行于基体β的[001]析出。相对于热轧状态，冷轧Mg-13Li-3Al-1Zn-0.7Zr合金板材具有明显较高的强度和较低的塑性，这归因于冷轧所产生的加工硬化。在冷轧的样品中观察到了高密度的位错和位错缠结，多种类型位错的存在使冷轧板材仍然具有10％的延伸率。Mg-13Li-3Al-1Zn-0.7Zr合金经固溶处理后自然时效，一开始出现了很小的硬度峰值，但很快发生了时效软化，峰值的出现对应亚稳相θ(MgLi2Al) 的析出，时效软化发生时θ亚稳相转变为AlLi相。合金经固溶处理后在60℃、100℃和200℃进行人工时效，都是先发生明显的时效软化，尔后硬度趋于稳定；时效温度愈高，软化速率越快，稳定硬度平台值越低。这说明，人工时效时析出的α、θ和AlLi相都没有（或者都不足以）产生能够补偿固溶强化损失的强化效果。冷轧Mg-13Li-3Al-1Zn-0.7Zr合金直接在200℃以下进行退火处理时，发现随着退火时间延长，合金硬度变化很小；在260℃以上退火处理时，随着退火时间延长，硬度出现了“峰值”且软化很慢。TEM观察发现：退火时合金基体中有α颗粒弥散“析出”，且随着退火温度提高，α颗粒不仅尺寸长大而且数量增多。相对冷轧状态的板材试样，230℃以下退火处理半小时的Mg-13Li-3Al-1Zn-0.7Zr板材试样具有明显较低的强度和明显较好的塑性，断口具有典型的穿晶韧窝特征；260℃退火处理半小时的试样具有相当的强度但塑性变差，断口兼有穿晶韧窝和沿晶断裂特征；290℃以上退火处理半小时的试样，强度明显高于冷轧态，塑性几乎没有，断口具有完全的沿晶断裂特征。拉伸性能随退火条件的这些变化，可以用退火处理所引起的加工硬化减弱、α颗粒弥散强化和晶界弱化的耦合作用来解释。2mm 厚Mg-13Li-3Al-1Zn-0.7Zr冷轧板材的织构主要由较强的α纤维织构和γ纤维织构组成。随着轧制变形量的增加，γ纤维织构弱化，α纤维织构强度减弱开始向{001}反立方织构方向流动。冷轧板材经退火处理后，α纤维织构弱化，γ纤维织构得到了发展，这是退火板材成形性能明显优于冷轧板材的一个主要原因。