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Al和Si的增加对Mg-4Li合金微观结构及机械性能的影响

来源: 重庆莱奥仪器有限公司

2020/4/10 13:33:15 633

背景介绍

镁合金具有高比强度,低密度及优良的电磁屏蔽特性,因而受到许多关注,并被广泛应用于汽车,3C产品(计算机,通讯及消费电子)和航空航天等各领域。而含有Li的镁合金将进一步降低密度并显著提高塑性,因此更多研究者把焦点放在Mg-Li合金方面。

通常Mg-Li合金的延展性比传统镁合金高得多,主要得益于β-Li的结构特点。与α-Mg相比,β-Li“更加软”,因此Mg-Li合金强度要比传统镁合金低,如何提高Mg-Li合金强度便成为后续的努力方向。根据种种研究结果预测,通过添加Al-Si共晶合金可增强Mg-Li合金的机械性能。

样品准备

通过磁悬浮真空高频感应加热法,制备获得Mg-4Li,Mg-4Li-3Al,Mg-4Li-3(Al-Si) 和Mg-4Li-6(Al-Si)(重量比例)四种合金,然后进行热轧处理。

样品制备及电镜检测

样品经过徕卡EM RES102多功能离子减薄仪进行离子束研磨和离子减薄,后续经SEM和TEM镜检及元素分析。

 

分析结果

热轧板低放大倍数SEM图像。

(a)Mg-4Li,(b)Mg-4Li-3Al,(c)Mg-4Li-3(Al-Si),(d)Mg-4Li-6(Al-Si)

热轧板低放大倍数SEM图像。

(a)Mg-4Li,(b)Mg-4Li-3Al,(c)Mg-4Li-3(Al-Si),(d)Mg-4Li-6(Al-Si)

经热轧的Mg-4Li-3Al,EDS面分布图。显示球形析出相,白色球形以Al元素为主,黑色球形基本确定为Al的表面氧化结果。

经热轧的Mg-4Li-3(Al-Si),EDS面分布图。显示除了球形析出相,还有多边形析出相,经分析元素以Si为主。

经热轧的Mg-4Li-3(Al-Si),EDS面分布图。多边形析出相,元素以Si为主。

鉴于SEM观察条件下EDS空间分辨率有限,只能用于定性分析,因此又对样品相应区域进行TEM镜检及分析。

经热轧的Mg-4Li-3(Al-Si),TEM图像及EDS结果,显示球形析出相主要元素为Al。

经热轧的Mg-4Li-3(Al-Si),三个倾斜角度

的HRTEM图像及衍射花样,据此判断球形析出相主要为Al3Li。

TEM图像显示在经热轧的Mg-4Li-6(Al-Si)

合金中球形析出相(标记为S)和多边形析出相(标记为P)的典型形态。

Mg-4Li-6(Al-Si)合金中一个多边形析出相的

TEM分析结果。根据衍射花样分析其晶体结构对应为Mg2Si。

各热轧的Mg-Li合金样品的机械性能对比表。

 YS(Yield Strength):屈服强度

 UTS(Ultimate Tensile Strength):极限抗拉强度

▪ FE(Fracture Elongation):伸长率

根据上表可看出,随着Al和Si的增加,Mg-Li合金各机械性能都得到大大增强。

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