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

背景介紹

鎂合金具有高比強度，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，3C產(chǎn)品（計算機，通訊及消費電子）和航空航天等各領(lǐng)域。而含有Li的鎂合金將進一步降低密度并顯著提高塑性，因此更多研究者把焦點放在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。與α-Mg相比，β-Li“更加軟”，因此Mg-Li合金強度要比傳統(tǒng)鎂合金低，如何提高Mg-Li合金強度便成為后續(xù)的努力方向。根據(jù)種種研究結(jié)果預(yù)測，通過添加Al-Si共晶合金可增強Mg-Li合金的機械性能。

樣品準備

通過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，然后進行熱軋?zhí)幚怼?/span>

樣品制備及電鏡檢測

樣品經(jīng)過徠卡EM RES102多功能離子減薄儀進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，因此又對樣品相應(yīng)區(qū)域進行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（標記為S）和多邊形析出相（標記為P）的典型形態(tài)。

Mg-4Li-6(Al-Si)合金中一個多邊形析出相的

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

各熱軋的Mg-Li合金樣品的機械性能對比表。

? YS(Yield Strength)：屈服強度

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

? FE(Fracture Elongation)：伸長率

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