外文翻译--二十面相对挤压镁锂合金的强化作用 中文版

二十面相对挤压镁锂合金的强化作用 a.沈阳材料科学，金属研究所，中国科学院，中国科学院沈阳国家重点实验室110016，中国 B.环境腐蚀中心，中国科学院金属研究所，中国科学院，沈阳 110016，中国 收稿日期 2006 年 10 月 31 日；修订二零零六年十二月三十日，接受于 2007 年 3月 7 日，可供网上下载 07 年 5 月 11 日通过 通过调查三种镁 -锂 -锌 -釔合金，作为一种挤压镁锂合金力学性能的强化方法，即在镁锂合金（ Mg3Zn6Y，准晶结构）基体相引进 I 相已被证明。拉伸结果表明， I 相能有效强化合金。 大幅提升的力量，已经解释微观结构的变化。2007Scripta Materialia 由 Elsevier 有限公司出版，公司保留所有权。 关键词 ： I 相；镁锂合金；机械性能 合金化与极低密度（ 0.534 克 /立方厘米）锂镁可进一步降低镁合金的重量，然而，表 1 所列以以前的结果为基础。对镁锂合金的强度是非常低 1,2。一般来说，以前的加固方法，如添加铝锌合金元素和剧烈塑性变形（或热挤压等通道角挤压）无法使镁锂合金的抗拉强度超过 200MPa（悉尼科技大学）。 另一方面，据报道，镁 -锌 -釔合金含余相作为第二相存在（ Mg3Zn6Y，准晶结构）在室温和高温 3都有良好的机械性能。根据对 I 相在室温下的体积分数研究，镁 -锌 -釔合金的屈服强度可以从 150MPa 到 450MPa。以往的研究 5-9表明， I 相在镁 -锌 -釔或镁 -锌 -釔 -锆型合金的存在，紧紧依赖锌 /釔重比，文献 7认为，当锌 /釔比值超过 4.38，元素釔会存在，因为 I 相几乎为完全相。当锌 /釔比值超过一定值（ 4.38）釔含量的增加，更多的 I 相将在镁基中形成。 基于上述这两种合金系统的分析，可以问两个问题：（一） I 相是否可以引入镁锂合金？（二）如果 I 相可以引进，镁锂合金的 力学性能能否得到极大改善呢？因此，在这项工作中，三种合金（锌 /釔比值大于 5 以上），即以镁锂 8%3%；锌 0.6%，镁 8%锂 6%锌 1.2%，釔和镁锂 8% 90%锌 -1.8%为准备。通过调查合金的力学性能，这两个问题将得到回答。 在这项研究中所使用的材料为挤压镁 -锂 -锌 -釔合金，镁和釔含量不同。这是准备使用在镁合金研究部得 IMR，中国特定的技术。利用电感耦合等离子体原子发散光谱仪，对 I III 测定合金的化学成分，这些都是在表 2 中列出，挤压比为 10:1。 相分析，确定有 D/最大 2400x 射线衍射仪（ XRD）。作为 铸态合金的微观组织 I III 检查通过扫描电子显微镜（ SEM；XL30-FEG-ESEM）。合金是一个直径为25 毫米和 5 毫米轨距加工长度拉伸棒。拉伸试样的轴向平行于压挤方向。拉伸实验，进行了一个 MTS（ 858.01 米）， 13 秒 1 分在室温下恒应变率测试机。扫描电镜（ SEM；XL30-FEG-ESEM）观察使用或二次电子成像或背散射电子显像以确定断裂的特点，在断裂的表面打击 I 相。 表 1 综述不同镁锂合金的力学性能（室温下测试） 条件 挤压状态 等通道角挤压 r0.2 (MPa) UTS (MPa) 伸长率 (%) r0.2 (MPa) UTS (MPa) 伸长率(%) Mg 11% Li 1% Zn 1 96 133 60 150 175 35 Mg 9% Li 1% Zn 1 100 141 56 160 182 31 Mg 9% Li 1% Zn 0.2% Mn 1 90 130 70 140 165 22 Mg 9% Li 1% Zn 1% Al 0.2% Mn 1 105 150 60 145 180 24 Mg 9% Li 1% Zn 3% Al 0.2% Mn 1 110 161 50 130 180 27 Mg 3.3% Li 2 69 160 18 113 200 33 表 2 化学成分和挤压镁锂锌釔合金力学性能 普通合金 化学成分 (wt.%) 锌 /釔 比 机械性能 镁 锌 釔 锂 r0.2 (MPa) UTS (MPa) Elongation(%) Alloy I Bal 3.12 0.61 8.04 5.11 148 222 30.7 Alloy II Bal 6.47 1.26 7.86 5.13 159 239 20.4 Alloy III Bal 9.25 1.79 7.67 5.17 166 247 17.1 X 射线衍射分析，如图 1 所示。由此可见，对合金的 I III 的主要阶段是a-镁， b-锂，锂镁锌和 I 相。同时，随着锌和釔含量的增加，对 W 相的衍射峰将逐步加剧。此外，据报道 3,6,10， I 相可形成一镁枝晶间共晶口袋。因此，可用一个简单的方法来确定 I 相的形态。 铸态合金的 I III 的组织观察，如图 2 所示。这个数字表明， I 相 /a-镁共晶优先，构成了 a-镁 /b-锂相界面。随着锌和釔含量， I 相 /a-镁共晶口袋不仅可以在 a-镁 /b-锂相粗化接口，也逐渐形成了 a-镁基体。由于元素釔几乎完全存在在 I 阶段， I 的数量形式上取决于合金相釔含量。因此，在釔的含量变化为基础。因此可以推断 I 的数量为合金第三阶段是三和二倍的合金分别作为第一和第二。此外，锌含量的增加，特别是三为合金，许多片状锂镁锌相可以观察到 a-镁基体，如图 2（ d）所示。 应力应变曲线如图 3 所示。为了描述和比较方便，证明屈服应力 0.2%的力学性能（ r0.2）和合金伸长率见表 2。可以看出， I 相能有效提高合金的屈服强度和抗拉强度。比较合金与 I III 的 I 增加约 3 倍，屈服强度和抗拉强度由 148兆帕增加至 166 兆帕， 222 兆帕和 247 兆帕。同时，大大降低 合金 III 的塑性。 镁 -锌 -釔 -锆合金此前的研究表明，随着 W 相数量的增加 5,7,9，合金的强度下降。 X 射线分析表明，对合金 2， W 相难以被探测到。因此，它可以有效地避免 W 相的影响。为了表示对 I 的影响，对合金的力学性能，只有合金第二阶段断裂被选定待观察。图 4 显示了断裂面中二次断裂和背散射扫描电镜图像。这个数字表明，微裂纹在 I 相的内部大批量形成。 图 1 挤压镁锂锌釔合金的 x 射线衍射图案。图中箭头表示 W 相的衍射峰加剧的趋势。 在锂镁锌三元相图的基础上 11，当锂含量在 6.0wt%和 9.5wt%之间时， a-镁和 b-锂并存，在固溶体中锌含量不能超过重量的 2%。随着凝固温度降低，锌固体溶解度逐渐减小。同时，镁 -锂 -釔三元相图显示 12在固溶体中釔含量是非常微小的。此外，由于元素锌和釔的相互作用是使固溶体 13大大降低。在这项研究中，锂合金 I III 的含量是重量的 8%左右。因此，随凝固过程继续下去，多余的锌和釔之间将存在一个 a-镁和 b-锂相和优先 I相的形式在 a-镁和 b-锂相 相接口。当然， I 相可以形成一个在 a-镁和 b-锂矩阵，如图所示。据报道，余相共晶熔化温度约 450 3,8,14,15.因此， 当温度低于 450时， I 相的形式会阻碍锌和釔的合金，特别是第二和第三的扩散，在凝固过程中可以形成 I 相，这将容易导致较高和较低的锌 /釔在液相比例区的形成。因此，该区（低锌 /釔比 图 2 铸态组织镁锂锌釔合金：（ a）合金 I,（ b）合金 II, (c)合金 III 和（ d）高放大倍率的水平位置观察图像（ c）。 图 3 挤压镁锂锌釔合金的应力应变曲线 . 值）不能完全满足形成 I 相和 W 相的要求，而该区（高锌 /釔比值）可以成功地形成 I 相和冗余锌将形成在 a-镁基过饱和固溶体。当合金冷却到室温，层状锂镁锌从过饱和固溶体中析出相 ，如图 2（ d）所示。以前的研究报道16T6 热处理后（在 500经过 15 小时的人工老化在 180固溶 2.5 小时） ,镁 -锌 -釔相（ I 相和 W 相）消失和棒状 MgZn0 析出过饱和固溶体。此外，镁锂锌三元相图 11表明，当 镁和锌的含量低于 40%，将优先锌镁，锂镁锌相。因此，锂 -镁 -锌形成可分为两个步骤：（ 1）在高锌的棒状MgZn0 造成内容区的形成；及（ 2）锂离子扩散和锂 -镁 -锌形成。在上述讨论的基础上， I 相可以成功地引入到镁锂合金中，它清楚地回答了第一个问题。 I 相是否能有效地强化锂镁合金将在下面讨论。 图 4 合金 II 的 I 相断裂上表面电镜观察：（ a）二次断裂；（ b）背散射扫描电子显微镜观察 据报道 3。 3 5 纳米厚的镁，仍然保留了界面层与 I 相的方位关系，并与I 相相干和镁可以通过引入实现壁架定期沿界面步骤。因此，与 I 相和六方结构的原子成键的刚性，是以严重的塑性变形过程中保留。铸态镁 -锌 -釔 -锆合金的研究 5认为 a-镁 /I 相共晶口袋可延缓基面滑移，可以在 a-镁 /I 相界面观察到没有裂缝。在表 1 和表 2 中所列的拉伸性能相比，这清楚地表明，引进的 I-镁基体相能有效地提高镁锂合金的强度。然而，应力应变曲线表明，随着 I 相的数量的增加，合金的抗拉强度之间的差异大大减小，如图 3 所示。这个数字表明，合金 1,2 的抗拉强度之间的差异是两倍左右，合金 2 和 3 之间的差异同样很大，它可以归因于两个主要的原因。首先，在 x 射线相分析（如图 1）和相形成机制，W 相的增加是随着锌和釔的含量增加的，这会降低合金的强度，尤其是在合金 3数量讨论的基础。其次，由于锌合金和釔的含量较高的合金 1 和 2， I 在 a-镁 /b-锂界面形成阶段的内容将粗化，导致在热挤压阶段大批量 I 相形成。在拉伸实验，得到更高的应力集中将出现大批量的 I 相，这会降低合金的强度。图 4，在一定的 应力水平，微裂纹将大批量在 I 阶段内形成表明，纾缓 I 相和 a-镁基体变形不兼容。这提供进一步的证据表明 a-镁 /I 相接口都非常强。此外，它还表明离了破解的 I 相的尺寸大于 10 流明。因此，要充分利用镁锂合金，现有 W 相和 I相的尺寸，必须严格控制潜在力量。 通过调查三种镁锂合金的强化方法，即在合金基体中引入 I 相，已被证明。新开发的合金的最大抗拉强度可达到 250 兆帕。根据实验结果，两个影响合金强度的主要因素为 :现有 W 相的数量和 I 相的尺寸。因此，可以预见通过控制这两个因素的影响镁锂合金的潜在能力得以进一步提高。 这项工作是中 国国家自然科学基金委员会（ NSFC）支持的，项目批准号50431020。 1陈天畅，王建叶，春莱恩楚，雄利 ,母校。快报。 60 (2006) 3272 3276. 2刘吨，王叶青，标清湖，何林鹏，黄国泰及 C.B. 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