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Al和Si的增加對(duì)Mg-4Li合金微觀結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能的影響

來(lái)源:重慶萊奧儀器有限公司   2020年04月01日 10:17  

 

背景介紹

鎂合金具有高比強(qiáng)度,低密度及優(yōu)良的電磁屏蔽特性,因而受到許多關(guān)注,并被廣泛應(yīng)用于汽車(chē),3C產(chǎn)品(計(jì)算機(jī),通訊及消費(fèi)電子)和航空航天等各領(lǐng)域。而含有Li的鎂合金將進(jìn)一步降低密度并顯著提高塑性,因此更多研究者把焦點(diǎn)放在Mg-Li合金方面。

通常Mg-Li合金的延展性比傳統(tǒng)鎂合金高得多,主要得益于β-Li的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。與α-Mg相比,β-Li“更加軟”,因此Mg-Li合金強(qiáng)度要比傳統(tǒng)鎂合金低,如何提高M(jìn)g-Li合金強(qiáng)度便成為后續(xù)的努力方向。根據(jù)種種研究結(jié)果預(yù)測(cè),通過(guò)添加Al-Si共晶合金可增強(qiáng)Mg-Li合金的機(jī)械性能。

樣品準(zhǔn)備

通過(guò)磁懸浮真空高頻感應(yīng)加熱法,制備獲得Mg-4Li,Mg-4Li-3Al,Mg-4Li-3(Al-Si) 和Mg-4Li-6(Al-Si)(重量比例)四種合金,然后進(jìn)行熱軋?zhí)幚怼?/span>

樣品制備及電鏡檢測(cè)

樣品經(jīng)過(guò)徠卡EM RES102多功能離子減薄儀進(jìn)行離子束研磨和離子減薄,后續(xù)經(jīng)SEM和TEM鏡檢及元素分析。

 

分析結(jié)果

熱軋板低放大倍數(shù)SEM圖像。

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

熱軋板低放大倍數(shù)SEM圖像。

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

經(jīng)熱軋的Mg-4Li-3Al,EDS面分布圖。顯示球形析出相,白色球形以Al元素為主,黑色球形基本確定為Al的表面氧化結(jié)果。

經(jīng)熱軋的Mg-4Li-3(Al-Si),EDS面分布圖。顯示除了球形析出相,還有多邊形析出相,經(jīng)分析元素以Si為主。

經(jīng)熱軋的Mg-4Li-3(Al-Si),EDS面分布圖。多邊形析出相,元素以Si為主。

鑒于SEM觀察條件下EDS空間分辨率有限,只能用于定性分析,因此又對(duì)樣品相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行TEM鏡檢及分析。

經(jīng)熱軋的Mg-4Li-3(Al-Si),TEM圖像及EDS結(jié)果,顯示球形析出相主要元素為Al。

經(jīng)熱軋的Mg-4Li-3(Al-Si),三個(gè)傾斜角度

的HRTEM圖像及衍射花樣,據(jù)此判斷球形析出相主要為Al3Li。

TEM圖像顯示在經(jīng)熱軋的Mg-4Li-6(Al-Si)

合金中球形析出相(標(biāo)記為S)和多邊形析出相(標(biāo)記為P)的典型形態(tài)。

Mg-4Li-6(Al-Si)合金中一個(gè)多邊形析出相的

TEM分析結(jié)果。根據(jù)衍射花樣分析其晶體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)為Mg2Si。

各熱軋的Mg-Li合金樣品的機(jī)械性能對(duì)比表。

? YS(Yield Strength):屈服強(qiáng)度

? UTS(Ultimate Tensile Strength):極限抗拉強(qiáng)度

FE(Fracture Elongation):伸長(zhǎng)率

根據(jù)上表可看出,隨著Al和Si的增加,Mg-Li合金各機(jī)械性能都得到大大增強(qiáng)。

 

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