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IIII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IIII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(%)Mg11% Li1% Zn 1 96 133 60 150 175 35Mg9% Li1% Zn 1 100 141 56 160 182 31Mg9% Li1% Zn0.2% Mn 1 90 130 70 140 165 22Mg9% Li1% Zn1% Al0.2% Mn 1 105 150 60 145 180 24Mg9% Li1% Zn3% Al0.2% Mn 1 110 161 50 130 180 27Mg3.3% 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 30.7Alloy II Bal 6.47 1.26 7.86 5.13 159 239 20.4Alloy III Bal 9.25 1.79 7.67 5.17 166 247 17.1X射线衍射分析，如图1所示。由此可见，对合金的IIII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IIII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IIII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IIII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4503,8,14,15.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。35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) 32723276.2刘吨，王叶青，标清湖，何林鹏，黄国泰及C.B. Jiang, S.X. Li, Scripta Mater. 51 (2004) 10571061.3D.H. Bae, S.H. Kim, D.H. Kim, W.T. Kim, Acta Mater.50 (2002) 23432356.4E.S. Park, S. Yi, J.B. Ok, D.H. Bae, W.T. Kim, D.H.Kim, in: Proceedings MRS 秋季会议, 波士顿, 麻省,2001年.5D.K. Xu, W.N. Tang, L. Liu, Y.B. Xu, E.H. Han,J. 合金. 卤素化合物. 432 (2007) 129.6李菊妍, Do Hyung Kim玄圭林, DoHyang Kim, 母校.快报. 59 (2005) 3801.7D.K. Xu, L. Liu, Y.B. Xu, E.H. Han, J. 合金. 卤素化合物.426 (2006) 155.8张娅，曾小琴，刘发牛，陈露，周汉涛，李强，朱延平，母校.科技.工程.373（2007）320.9D.K. Xu, L. Liu, Y.B. Xu, E.H. Han, 母校. 科技.工程. A443 (2007) 248.10D.H. Bae, Y. Kim, I.J. Kim, 母校. 快报. 60 (2006) 2190.11P.I. Kripyakevich, E.V. Melnik, 在: P. Villars, A. Prince,冈本阁下(主编), 三元相图, ASM国际材料园, OH, 1997年, 第12227.12M.E. Drits, L.S. Guzei, M.L. Kharakterova, A.A. Burgyin,在: P. Villars, A. Prince,冈本阁下(主编), 三元相图, ASM国际材料园, OH, 1997年, 第12227.13M.E. Drits, L.S. Guzei, M.L. Kharakterova, A.A. Burgyin,在: P. Villars, A. Prince,冈本阁下(主编), 三元相图, ASM国际材料园,俄亥俄州 1997年, 第12227.14曾小琴，张娅，陈露，丁温江，王迎新，朱延平，J. 合金. 卤素化合物.395（2005）213.15D.H. Bae, M.H. Lee, K.T. Kim, W.T. Kim, D.H. Kim, J.合金. 卤素化合物. 342 (2002) 445.16D.K. Xu, L. Liu, Y.B. Xu, E.H. Han, 母校. 科技. 工程. A420 (2006) 322.