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最轻的结构合金镁锂合金

2019-05-05    来源:    
锂的密度只要530kg/m3,将它参加镁中构成的镁-锂合金是仅有的密度低于镁基体的镁合金,是当今密度最小、比强度最高的结构合金,镁-锂合金的另一特点是有杰出的塑性加工成形功能,可进行冷加工。



 



  依据二元镁-锂相图,在589℃时发作共晶反响:



  L→α-Mg+β-Li



 



  在共晶温度时,锂在镁中的固溶度为5.5%Li,共晶点为7.5%Li,温度下降时,其溶解度几乎没有改变。β-Li为体心立方晶格固溶体,有杰出的塑性,比α-Mg的还高一些。合金的锂含量大于5.5%时,安排中会呈现强度很低而塑性高的β-Li,导致合金的强度功能下降而塑性上升。因而,镁-锂合金不能进行热处理强化,也不需要经过晶粒细化处理来进步塑性。



 



  依据锂含时的不同和安排不同,镁-锂合金可分为三类:



 



  含锂量低于5.5%的合金,其安排为Li溶于密布六方晶格镁中的α-Mg固溶体;



 



  含>5.5%Li~10.2%Li的合金,其安排为均一的β-Li固溶体晶粒。β-Li的晶格为体心立方,它的冷、热成形加工能力比α-Mg的高,答应变形量虽可达50%~60%,但仍比铝及铝合金的低得多。



 



  Mg-Li合金的缺陷是有很高的化学活性,锂易与空气中的氧、氢、氮反响,构成安稳的化合物。因而,Mg-Li系合金的熔炼铸造有必要在惰性气体维护下进行或在真空条件下进行。镁-锂合金的抗蚀性不高,比一般常用镁合金的还低,还有相当严重的应力腐蚀开裂倾向。



 



  二元镁-锂合金的力学功能不高,和Al、Zn、Si等元素一起参加镁中,虽能够明显进步强度功能,可是没有取得广泛的使用,美国航空航天局(NASA)1960年研制的LA141A是有代表性的Mg-Li合金,已用于制作人造卫星及航空器零件,此外还有LA91、LAZ933合金,它们含9%~14%Li,其密度只要1250 kg/m3~1350kg/m3,比弹性模量却很高。LA141A和LS141A含金是用得较多的Mg-Li合金,它们含13%Li~15%Li,前者还含0.75%Al~1.75%Al,后者还含0.5%Si~0.8%Si。Mg-Li合金的比强度高,轰动衰减功能强,可切削加工性优,是制作航空航天器的优异结构材料。



 



  LA141合金的室温弹性模量为42GN/mm2,与传统镁合金弹性模量的45GN/mm2相差不多,但它的密度为1350kg/m3,比大大都常用镁合金的1800kt/m3左右的低得多。LA141合金的挠曲刚度比平等质量传统镁合金的大一倍。LS141A合金的弹性模量为41GN/mm2,密度为1330kt/m3,其挠曲刚度比LA141合金的大一些,为铝合金的5倍余。



 



  LA141A和LS141A合金的含锂量均>11%,有较好的室温成形功能。LA91合金的安排较杂乱,为α+β;LA141合金的安排由体心立方晶格的固溶体和面心立方结构的LiAl及亚安稳的面心立方晶格的AlLi2Mg金属间化合物组成。镁-锂合金也能够发生必定的加工硬化作用。LA141合金在T7状况使用(固溶处理-空淬-177℃安稳化处理)。安稳化处理能够削除镁-锂合金的应力腐蚀开裂敏感性。同其他镁合金相同能够进行焊接和热加工,但焊后有必要对焊接部位进行应力消除处理,以防应力腐蚀开裂,整体来说,镁-锂合金的抗腐蚀功能还不如惯例镁合金的。



 



  含量别离<4%的Mn、Zn、Cd等可进步Mg-Li合金的抗蚀性,Mn的作用最好;Si、Sb明显下降合金的抗蚀性;Al、Sn对合金抗蚀性的影响与其含量有关:含0.6%~1.0%,合金的抗蚀性随含量增加而下降,>1.0%后其抗蚀性随含量的增加而略有上升。向Mg-Li合金增加少数Al和Ca可在表面构成较安稳的Mg(OH)2基化合物维护层而进步合金的抗蚀性,还对合金的可成形性及抗蠕变强度有利。Mg-Li系合金在湿润中有激烈的应力腐蚀敏感性。
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