退火温度对LA103Z镁锂合金冷轧板材组织和力学性能的影响

采用真空感应熔炼、退火、锻造和冷轧工艺制备了1 mm厚的LA103Z镁锂合金冷轧板材,通过金相组织和室温拉伸分析研究了不同退火工艺下板材的微观组织与力学性能。结果表明:LA103Z镁锂合金冷轧板材为α-Mg+β-Li双相组织,基体为β相,α相呈纤维状沿轧制方向分布。随退火温度的增加,在冷轧板材内部储能和外界动能的相互作用下,不稳定的组织会发生再结晶,α相形态由纤维状逐步转变为短条状、细小的块状,200℃退火后α相转变为细小点状分布,随后随温度升高有长大趋势。LA103Z镁锂合金冷轧板材的抗拉强度和屈服强度随着退火温度的升高而逐渐降低,延伸率随着退火温度的升高而增加。

LA103z镁锂合金直接化学镀镍沉积行为与结合强度研究

通过调控前处理酸活化过程工艺参数,确定了高浓度短时间的直接化学镀镍方案,并在镁锂合金表面制备Ni-P合金镀层。通过弯折法和热震法测试镀层结合强度,并采用扫描电镜(SEM)、EDS能谱测试对表面镀镍层的形貌和成分进行分析,探究了化学镀镍层在基材表面的初始沉积行为。结果表明,高浓度短时间的工艺方案对基材表面形成连续且致密的MgF_(2)膜层和尺寸分布均匀的第二相颗粒有积极的促进作用,该方案制备的Ni-P合金镀层结合强度良好,为持续提升镁锂合金表面镀层结合强度提供了设计及优化思路。

水热反应温度对LA103Z镁锂合金表面MAO/LDH复合膜层微观组织及耐蚀性的影响

目的研究层状双金属氢氧化物(LDH)形成的水热反应机理,以及水热反应温度对LA103Z镁锂合金表面MAO/LDH复合膜层微观组织及耐蚀性的影响。方法保持水热反应时间为18 h,改变水热反应温度,在微弧氧化陶瓷层(MAO)表面制备LDH膜层。将制得的Mg-Al LDH/MAO复合膜层置于3.5%NaCl溶液中,进行浸泡和析氢实验,使用XRD、SEM、EDS等测试手段对腐蚀前后的膜层进行表征。结果不同水热反应温度下,均能在MAO陶瓷层表面形成细小针状结构,经XRD分析得到了LDH的特征衍射峰。在80、90、100℃条件下制备的LDH膜层,表面均匀,截面结构致密,而在120℃条件下制备的LDH膜层,表面针状组织尺寸更为粗大,分布更为密集,但截面蓬松。析氢实验中,在不同水热反应温度下,膜层析氢曲线的斜率由小到大依次为:80℃≈90℃<100℃<120℃<LA103Z基体。其中,80、90、100℃条件下制备的LDH膜层在浸泡8 d后,析氢量不足50 mL,远低于120℃条件下制备的膜层(析氢量为150 mL)。结论水热反应过程中,首先在MAO陶瓷层表面形成Mg(OH)2,随后溶液中的Al3+取代部分Mg(OH)2中的Mg2+,形成LDH,最终生长成LDH膜层。在一定温度范围内,随制备温度的降低,Mg-Al LDH/MAO复合膜层的耐蚀性能逐渐增强,这与其表面及截面的微观结构密切相关。

硫酸铜浓度及反应时间对LA103Z镁锂合金PEO膜层热控性能的影响

目的在LA103Z镁锂合金表面原位生长高吸收率高发射率的黑色陶瓷膜,研究硫酸铜浓度及反应时间对该膜层热防护性能的影响规律,同时建立膜层的色度值与其热控性能的联系。方法采用等离子体电解氧化技术(PEO),在Na_(2)SiO_(3)电解液体系中,通过调节硫酸铜浓度及反应时间优化膜层性能。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、CIE颜色系统和能谱仪(EDS)研究膜层的组成和结构。采用分光光度计和红外发射率仪研究膜层的热控性能。结果PEO膜层主要由MgO和Mg2SiO4相组成。随反应时间及CuSO4浓度的增加,MgO和Mg2SiO4相的衍射峰峰强增加,基体的衍射峰峰强减弱。PEO膜层主要由Mg、O、Si、Na、Cu元素组成,且Cu元素含量随CuSO4浓度的增加而增加。XPS结果表明,膜层中铜主要以一价和二价离子形式存在,可推断膜层中铜是以非晶氧化铜和氧化亚铜的形式存在。PEO膜层具备典型的多孔火山口形貌,孔洞周围稍微突起,膜层与基体紧密结合,无裂缝,具有良好的膜基结合力。膜层微孔数量和孔隙率随CuSO4浓度的增加而增加,随反应时间的延长而减少。随反应时间的延长和CuSO4浓度的增加,膜层厚度和粗糙度增大,反射率降低(0.25~2.5μm),色度值(L*)由81降低至29,膜层颜色由银灰色逐渐变为浅红,最终变为黑色。当CuSO4质量浓度为1.25 g/L和反应时间为20 min时,膜层吸收率和发射率分别高达0.8150、0.9072,此时其热控性能最佳。结论在电解液中添加CuSO4和适当延长反应时间,可提高LA103Z镁锂合金表面PEO膜层的热控性能,为镁锂合金在航空航天领域的进一步应用奠定了基础。

切削参数对LA103Z镁锂合金加工性能的影响研究

采用单因素变量法设计了不同切削参数的实验方案。研究切削参数对LA103Z镁锂合金切削力、切削温度和表面粗糙度的影响规律并确定热力耦合作用与表面加工质量的关联关系。研究结果表明:切削参数对LA103Z镁锂合金切削性能影响明显。其中切削速度、进给量和背吃刀量分别对切削温度、表面粗糙度和切削力有明显影响。在进给量一定的情况下,切削力和切削温度联合作用影响表面粗糙度,整体上来说切削力的影响范围更大。

不同挤压温度对LA103Z镁锂合金组织与性能的影响

主要研究了不同挤压温度下LA103Z镁锂合金的微观组织和力学性能。结果表明:LA103Z镁锂合金随着挤压温度的升高会发生动态再结晶过程,300℃挤压时,发生了完全的动态再结晶过程,形成等轴晶粒组织,随着挤压温度升高抗拉强度和屈服强度会降低,延伸率增加。260℃挤压的试样抗拉强度最高,300℃挤压的试样强度略低,但延伸率最高。

LA141镁锂合金压蠕变行为的研究

试验研究了铸态LA141合金在温度为30～85℃和压力为37.3～74.6MPa的范围内的压蠕变行为。结果表明,随温度和应力的升高,合金的压蠕变量增大,稳态蠕变速率的对数分别与应力对数和温度呈较好的线性关系,稳态蠕变速率符合半经验公式。在不同的温度下,应力指数n相近,平均值为3.16;不同的应力下,表观激活能Qa相差不大,平均值为104.1kJ/mol,材料结构常数A为2.68×105,稳态蠕变速率由Li的点阵自扩散和位错的攀移过程所控制。

VW103Z镁合金舱体铸件铸造工艺研究

针对VW103Z镁合金舱体铸件的结构特点,设计了缝隙式浇注系统,利用Anycasting软件对舱体铸件低压铸造工艺进行了数值模拟,并进行了试验验证。结果表明:对于VW103Z镁合金舱体铸件,应将缝隙浇道延伸超出铸件下端面,使合金液以底注方式进入,可以保证合金液以层流方式平稳充型。缝隙浇道数量采用N=(πD_(上端面)+πD_(下端面))/320进行计算获得。对于本研究中VW103Z镁合金舱体铸件,采用8根缝隙浇道,缝隙浇道厚度为铸件壁厚的0.75~1倍,宽度为35 mm,直径为铸件壁厚的4倍,充型速度≤42 mm/s时,可以获得合格的铸件。

LA103W镁锂合金TIG焊接接头组织与性能研究

采用钨极氩弧焊对5mm厚的LA103W镁锂合金板材进行焊接,研究LA103W镁锂合金的焊接质量、显微组织与力学性能。结果表明,焊接接头表面成型良好,焊缝中无超标气孔、裂纹等缺陷;接头的组织由α-Mg相和β-Li相组成,母材区和热影响区的β-Li相晶粒为等轴状,焊缝区和熔合区中含大量颗粒状和细针状的α-Mg相,熔合区中的α-Mg相均匀分布在β-Li相中,熔合良好,不易发生断裂。焊接接头的抗拉强度和延伸率均略低于母材,分别为母材的92.1%和90%。焊接接头的断裂方式为韧性-解理混合断裂,断裂在母材区。

等通道转角挤压对LA141镁锂合金显微组织及力学性能的影响

采用等通道转角挤压(ECAP)工艺在室温下对LA141镁锂合金进行了1～4道次挤压变形。对变形合金进行了物相分析、显微组织观察、扫描电镜分析以及室温拉伸试验,研究了ECAP挤压工艺对LA141镁锂合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:随着ECAP挤压道次的增加,合金中粗大的晶粒在剪应力作用下沿挤压方向被拉长而形成带状组织,剪切带变得更加细小并趋于均匀分布;与原始态试样相比,挤压后试样的拉伸强度和伸长率均有不同程度的提高,挤压后拉伸断口呈韧窝状,随着挤压道次的增加,韧窝尺寸减小,韧窝数量增多,塑性增加。

正交试验法优化超轻LA141镁锂合金表面植酸处理工艺研究

为了改善LA141镁锂合金的耐腐蚀性能,采用正交试验法对厚度为3 mm的LA141镁锂合金表面进行植酸化学转化处理,借助电化学工作站等设备对植酸化学转化处理不同工艺参数条件下的自腐蚀电流密度进行对比研究,并探讨植酸化学转化液浓度、转化时间、pH值对LA141镁锂合金植酸化学转化处理耐腐蚀性能的影响,通过优化找出最佳植酸化学转化处理工艺参数。结果表明,LA141镁锂合金植酸化学转化处理的工艺参数影响程度大小为pH值>转化时间>转化液浓度;当植酸质量浓度为20 g/L,转化时间为10 min,pH值为6时,LA141镁锂合金植酸化学转化处理后的耐腐蚀性能最佳,此时自腐蚀电流密度最小,为2.818×10^(-5)A/cm^(2),与植酸处理前相比,自腐蚀电流密度下降了1个数量级,耐腐蚀性能得到较大提升。因此,植酸化学转化处理可改善LA141镁锂合金的耐腐蚀性能,为其他镁锂合金表面防腐提供了参考。

不同冷轧变形量下LA141镁锂合金的组织与力学性能

对挤压态LA141镁锂合金进行了30%~70%不同变形量的冷轧,采用显微组织观察、XRD分析、拉伸试验等研究了冷轧变形后LA141镁锂合金的显微组织及力学性能。结果表明:冷轧过程中合金未发生动态再结晶,晶内有大量析出相出现。随着冷轧变形量的增加,LA141合金的晶粒沿着轧制方向被逐渐拉长,合金的抗拉强度和伸长率先升高后降低。50%冷轧变形的合金的抗拉强度和伸长率均达到最大值,分别为231.4 MPa和37.5%,强塑性匹配最好。

镁-锂合金的性能与应用

Mg-Li合金是金属结构材料中最轻的一类合金,它在航空航天器中有重要的用途。对Mg-Li合金的组织性能、生产工艺作了全面的介绍。

中国Mg-Li合金研发与生产走在了世界前列

Mg-Li合金的发展始于20世纪30年代。中国的起步较晚,始于20世纪90年代,开始对美国的LA51、LA91和LA141等镁-锂合金做一些研究,但发展很快,现在中国Mg-Li合金研发与材料生产已经走在了世界的前列。西安交通大学、重庆大学、上海交通大学、郑州轻研合金科技有限公司、郑州轻金属研究院、西安四方超轻材料有限公司等在Mg-Li合金研发与生产方面做出了突出贡献,取得了一批举世瞩目的成果,创造了诸多世界第一:电子束辐照表面纳米膜生成技术,固溶强化增塑理念等等。

冷轧与退火对LA91合金显微组织和力学性能的影响

对热挤压态LA91合金进行了冷轧及退火处理,研究了不同冷轧变形量与退火温度对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,总轧制变形量为76.7%的LA91合金薄板具有较高的强度和良好的塑性（抗拉强度为177 MPa,伸长率为37.4%）。在200~300℃范围内退火,冷轧LA91合金发生回复和再结晶,β相逐渐变为等轴状,α相逐渐球状化。因此,随退火温度升高,合金薄板的抗拉强度先降低后升高,伸长率则先升高后降低。同一变形量下,合金中的α相再结晶温度略高于β相;经1h退火,不同变形量的冷轧LA91合金开始再结晶的温度略微不同,约为250℃,退火温度为300℃时,再结晶完成。