Mg-Li系超轻变形镁合金化学成分及力学性能
2019-12-31 10:49 浏览：次
Mg-Li系变形镁合金
A概述
目前，在轻合金材料中Mg-Li系合金是最
轻的一种，其密度比一般工业镁合金小15%-
25%，比铍合金小25%-30%，比铝合金小50%，而比强度则比常用镁合金高，并且具有良好的冷、热变形能力。如果再加入适当的合金
元素，还可进一步提高合金的强度，是发展高强和超轻合金的一个重要合金系。当前，这种合
金的研制工作已引起国内外的普遍重视。
Mg-Li合金加入Al.Si.Mn、Zn、Cd等元素能提高强度和组织稳定性。美国的LA141合金（Mg-14Li-1.2Al-0.15Mn）就是加入少量Al和Mn的合金，可以焊接，经T7处理后，板材的ab=115 MPa，0o.2 = 95 MPa，延伸率 10%，可作装甲板和航天用结构件。该合金的密度只有1.35 g/cm"，但比弹性模量（E/d）却很高，仅次于Be而占第二位。如加入0.5%Si，高温稳定性还能进一步提高。
前苏联研制的几种合金化程度更高，参见表2-209和表2-210所示。表中的Mg-Li合金除了加入较多的Al，还分别加入少量Zn、Mn、Sn.Cd.Ce等，以提高强度和组织稳定性。由表2-210可知，a和a+B型合金的强度与高强度变形镁合金MB3相当，B型合金的塑性虽高些，但强度比MB8镁合金低。
表2-209几种前苏联Mg-Li系合金的主要成分（质量分数）以及Mg-Li系合金与普通变形镁合金力学性能的比较
Mg-Li系合金的低温性能良好，在-196~+66℃范围内，切口韧性很好，没有冷脆性。表2-214为S402合金的低温力学性能。
表2-209几种前苏联Mg-Li系合金的主要成分（质量分数）以及Mg-Li系合金与普通变形镁合金力学性能的比较
有些Mg-Li合金利用过饱和B固溶体的分解，可以进行时效硬化处理。B相的分解过程为：
B-MgLi2Al-AlLi
B-MgLi2Zn-ZnLi（或MgLiZn）
B-MgLi2Zn-ZnLi（或MgLiZn）
MgLi2Al和MgLi2Zn是共格的过渡相，与母相的错配度较大（5%），故有较强的硬化效应。但应指出，即使是高度合金化的Mg-Li合金，性能的稳定性还是满足不了要求，B相在室温即会不断分解，直至软化。因此，多数Mg-Li合金塑性加工后，只在175℃（6 h）或150℃（16h）稳定化退火，很少进行时效处理。
总之，Mg-Li合金的强度和压缩屈服强度高，塑性和韧性好，缺口敏感性小，还有优秀的工艺塑性，容易加工和焊接。不足之处是Li的化学活性极高，在空气中就能同02H、N等结合成稳定的化合物。因此，Mg-Li合金的焰炼和铸造，必须在惰性气体保护下进行，用普通的熔剂保护法很难得到优质铸锭。此外，Mg-L合金的抗蚀性比一般Mg合金低，SCC严重，有待研究解决。
B Mg-Li系变形铁合金材料的性能、品种和用途
（1）物理性能。Mg-Li系变形镁合金的物理性能见表2-211
（2）耐蚀性能。Mg-Li系合金的耐蚀性很差，常温下放置在大气中就会受到严重的腐蚀，采用包覆和涂油保护虽有一定的防护作用，但与铝合金和Mg-Mn合金相比，其耐蚀性仍然低得多。
Mg-Li系合金在潮湿大气中应力腐蚀的敏感性很大。MgLil3All合金，在0.01%NaCl溶液中进行环形应力腐蚀试验时，经过两个月后，合金被腐蚀成为粉状。
（3）力学性能。Mg-Li合金在室温和高温下的典型力性能列于表2-212和表2-213.
Mg-Li系合金的低温性能良好，在-196~+66℃范围内，切口韧性很好，没有冷脆性。表2-214为S402合金的低温力学性能。
（4）工艺性能。由于Mg-Li系合金中锂含量很高，而镁和锂又是化学活泼性很强的元素，锂极易与氧、氢、氮等化合，生成相当稳定的化合物。在水中也能发生强烈的反应。因此，Mg-Li系合金的熔炼和铸造必须在惰性气体保护下进行，在大气中采用熔剂保护的方法不易得到质量良好的铸锭。
含锂高（B型）的合金，在冷、热状态下都有良好的压力加工性能。在370~410℃范围内的总加工率可大于90%。热轧后不经退火即可进行冷轧。
Mg-Li系合金的成形性能良好。表2-215为MgLi13AI1合金的冲压试验数据，表中同时给出了2A12.3A21铝合金的生产经验数据，以便比较。
Mg-Li合金可以在惰性气体保护下焊接。
S402合金本身之间或与其他镁合金之间可以成功地进行点焊。
合金的切削加工性能良好。
（5）品种与用途。Mg-Li系合金可以生产多种规格的板材、棒材、型材和锻件，主要用做导弹、火箭和宇宙飞船的辅助结构材料及其他要求比重小的材料。
Mg-Li系合金虽然有较高的比强度和优良的变形能力，但总的说来，强度（特别是高温强度）还是很低，合金的熔炼铸造比较困难，耐蚀性也比一般镁合金差，因此必须对Mg-Li合金进行全面的研究和改善其性能，以使该合金早日得到广泛的应用。
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