外文翻譯--二十面相對擠壓鎂鋰合金的強(qiáng)化作用 中文版

二十面相對擠壓鎂鋰合金的強(qiáng)化作用 a.沈陽材料科學(xué)，金屬研究所，中國科學(xué)院，中國科學(xué)院沈陽國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室110016，中國 B.環(huán)境腐蝕中心，中國科學(xué)院金屬研究所，中國科學(xué)院，沈陽 110016，中國 收稿日期 2006 年 10 月 31 日；修訂二零零六年十二月三十日，接受于 2007 年 3月 7 日，可供網(wǎng)上下載 07 年 5 月 11 日通過 通過調(diào)查三種鎂 -鋰 -鋅 -釔合金，作為一種擠壓鎂鋰合金力學(xué)性能的強(qiáng)化方法，即在鎂鋰合金（ Mg3Zn6Y，準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)）基體相引進(jìn) I 相已被證明。拉伸結(jié)果表明， I 相能有效強(qiáng)化合金。 大幅提升的力量，已經(jīng)解釋微觀結(jié)構(gòu)的變化。2007Scripta Materialia 由 Elsevier 有限公司出版，公司保留所有權(quán)。 關(guān)鍵詞 ： I 相；鎂鋰合金；機(jī)械性能 合金化與極低密度（ 0.534 克 /立方厘米）鋰鎂可進(jìn)一步降低鎂合金的重量，然而，表 1 所列以以前的結(jié)果為基礎(chǔ)。對鎂鋰合金的強(qiáng)度是非常低 1,2。一般來說，以前的加固方法，如添加鋁鋅合金元素和劇烈塑性變形（或熱擠壓等通道角擠壓）無法使鎂鋰合金的抗拉強(qiáng)度超過 200MPa（悉尼科技大學(xué)）。 另一方面，據(jù)報(bào)道，鎂 -鋅 -釔合金含余相作為第二相存在（ Mg3Zn6Y，準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)）在室溫和高溫 3都有良好的機(jī)械性能。根據(jù)對 I 相在室溫下的體積分?jǐn)?shù)研究，鎂 -鋅 -釔合金的屈服強(qiáng)度可以從 150MPa 到 450MPa。以往的研究 5-9表明， I 相在鎂 -鋅 -釔或鎂 -鋅 -釔 -鋯型合金的存在，緊緊依賴鋅 /釔重比，文獻(xiàn) 7認(rèn)為，當(dāng)鋅 /釔比值超過 4.38，元素釔會(huì)存在，因?yàn)?I 相幾乎為完全相。當(dāng)鋅 /釔比值超過一定值（ 4.38）釔含量的增加，更多的 I 相將在鎂基中形成。 基于上述這兩種合金系統(tǒng)的分析，可以問兩個(gè)問題：（一） I 相是否可以引入鎂鋰合金？（二）如果 I 相可以引進(jìn)，鎂鋰合金的 力學(xué)性能能否得到極大改善呢？因此，在這項(xiàng)工作中，三種合金（鋅 /釔比值大于 5 以上），即以鎂鋰 8%3%；鋅 0.6%，鎂 8%鋰 6%鋅 1.2%，釔和鎂鋰 8% 90%鋅 -1.8%為準(zhǔn)備。通過調(diào)查合金的力學(xué)性能，這兩個(gè)問題將得到回答。 在這項(xiàng)研究中所使用的材料為擠壓鎂 -鋰 -鋅 -釔合金，鎂和釔含量不同。這是準(zhǔn)備使用在鎂合金研究部得 IMR，中國特定的技術(shù)。利用電感耦合等離子體原子發(fā)散光譜儀，對 I III 測定合金的化學(xué)成分，這些都是在表 2 中列出，擠壓比為 10:1。 相分析，確定有 D/最大 2400x 射線衍射儀（ XRD）。作為 鑄態(tài)合金的微觀組織 I III 檢查通過掃描電子顯微鏡（ SEM；XL30-FEG-ESEM）。合金是一個(gè)直徑為25 毫米和 5 毫米軌距加工長度拉伸棒。拉伸試樣的軸向平行于壓擠方向。拉伸實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了一個(gè) MTS（ 858.01 米）， 13 秒 1 分在室溫下恒應(yīng)變率測試機(jī)。掃描電鏡（ SEM；XL30-FEG-ESEM）觀察使用或二次電子成像或背散射電子顯像以確定斷裂的特點(diǎn)，在斷裂的表面打擊 I 相。 表 1 綜述不同鎂鋰合金的力學(xué)性能（室溫下測試） 條件 擠壓狀態(tài) 等通道角擠壓 r0.2 (MPa) UTS (MPa) 伸長率 (%) r0.2 (MPa) UTS (MPa) 伸長率(%) 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 化學(xué)成分和擠壓鎂鋰鋅釔合金力學(xué)性能 普通合金 化學(xué)成分 (wt.%) 鋅 /釔 比 機(jī)械性能 鎂 鋅 釔 鋰 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 射線衍射分析，如圖 1 所示。由此可見，對合金的 I III 的主要階段是a-鎂， b-鋰，鋰鎂鋅和 I 相。同時(shí)，隨著鋅和釔含量的增加，對 W 相的衍射峰將逐步加劇。此外，據(jù)報(bào)道 3,6,10， I 相可形成一鎂枝晶間共晶口袋。因此，可用一個(gè)簡單的方法來確定 I 相的形態(tài)。 鑄態(tài)合金的 I III 的組織觀察，如圖 2 所示。這個(gè)數(shù)字表明， I 相 /a-鎂共晶優(yōu)先，構(gòu)成了 a-鎂 /b-鋰相界面。隨著鋅和釔含量， I 相 /a-鎂共晶口袋不僅可以在 a-鎂 /b-鋰相粗化接口，也逐漸形成了 a-鎂基體。由于元素釔幾乎完全存在在 I 階段， I 的數(shù)量形式上取決于合金相釔含量。因此，在釔的含量變化為基礎(chǔ)。因此可以推斷 I 的數(shù)量為合金第三階段是三和二倍的合金分別作為第一和第二。此外，鋅含量的增加，特別是三為合金，許多片狀鋰鎂鋅相可以觀察到 a-鎂基體，如圖 2（ d）所示。 應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖 3 所示。為了描述和比較方便，證明屈服應(yīng)力 0.2%的力學(xué)性能（ r0.2）和合金伸長率見表 2?？梢钥闯?， I 相能有效提高合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。比較合金與 I III 的 I 增加約 3 倍，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度由 148兆帕增加至 166 兆帕， 222 兆帕和 247 兆帕。同時(shí)，大大降低 合金 III 的塑性。 鎂 -鋅 -釔 -鋯合金此前的研究表明，隨著 W 相數(shù)量的增加 5,7,9，合金的強(qiáng)度下降。 X 射線分析表明，對合金 2， W 相難以被探測到。因此，它可以有效地避免 W 相的影響。為了表示對 I 的影響，對合金的力學(xué)性能，只有合金第二階段斷裂被選定待觀察。圖 4 顯示了斷裂面中二次斷裂和背散射掃描電鏡圖像。這個(gè)數(shù)字表明，微裂紋在 I 相的內(nèi)部大批量形成。 圖 1 擠壓鎂鋰鋅釔合金的 x 射線衍射圖案。圖中箭頭表示 W 相的衍射峰加劇的趨勢。 在鋰鎂鋅三元相圖的基礎(chǔ)上 11，當(dāng)鋰含量在 6.0wt%和 9.5wt%之間時(shí)， a-鎂和 b-鋰并存，在固溶體中鋅含量不能超過重量的 2%。隨著凝固溫度降低，鋅固體溶解度逐漸減小。同時(shí)，鎂 -鋰 -釔三元相圖顯示 12在固溶體中釔含量是非常微小的。此外，由于元素鋅和釔的相互作用是使固溶體 13大大降低。在這項(xiàng)研究中，鋰合金 I III 的含量是重量的 8%左右。因此，隨凝固過程繼續(xù)下去，多余的鋅和釔之間將存在一個(gè) a-鎂和 b-鋰相和優(yōu)先 I相的形式在 a-鎂和 b-鋰相 相接口。當(dāng)然， I 相可以形成一個(gè)在 a-鎂和 b-鋰矩陣，如圖所示。據(jù)報(bào)道，余相共晶熔化溫度約 450 3,8,14,15.因此， 當(dāng)溫度低于 450時(shí)， I 相的形式會(huì)阻礙鋅和釔的合金，特別是第二和第三的擴(kuò)散，在凝固過程中可以形成 I 相，這將容易導(dǎo)致較高和較低的鋅 /釔在液相比例區(qū)的形成。因此，該區(qū)（低鋅 /釔比 圖 2 鑄態(tài)組織鎂鋰鋅釔合金：（ a）合金 I,（ b）合金 II, (c)合金 III 和（ d）高放大倍率的水平位置觀察圖像（ c）。 圖 3 擠壓鎂鋰鋅釔合金的應(yīng)力應(yīng)變曲線 . 值）不能完全滿足形成 I 相和 W 相的要求，而該區(qū)（高鋅 /釔比值）可以成功地形成 I 相和冗余鋅將形成在 a-鎂基過飽和固溶體。當(dāng)合金冷卻到室溫，層狀鋰鎂鋅從過飽和固溶體中析出相 ，如圖 2（ d）所示。以前的研究報(bào)道16T6 熱處理后（在 500經(jīng)過 15 小時(shí)的人工老化在 180固溶 2.5 小時(shí)） ,鎂 -鋅 -釔相（ I 相和 W 相）消失和棒狀 MgZn0 析出過飽和固溶體。此外，鎂鋰鋅三元相圖 11表明，當(dāng) 鎂和鋅的含量低于 40%，將優(yōu)先鋅鎂，鋰鎂鋅相。因此，鋰 -鎂 -鋅形成可分為兩個(gè)步驟：（ 1）在高鋅的棒狀MgZn0 造成內(nèi)容區(qū)的形成；及（ 2）鋰離子擴(kuò)散和鋰 -鎂 -鋅形成。在上述討論的基礎(chǔ)上， I 相可以成功地引入到鎂鋰合金中，它清楚地回答了第一個(gè)問題。 I 相是否能有效地強(qiáng)化鋰鎂合金將在下面討論。 圖 4 合金 II 的 I 相斷裂上表面電鏡觀察：（ a）二次斷裂；（ b）背散射掃描電子顯微鏡觀察 據(jù)報(bào)道 3。 3 5 納米厚的鎂，仍然保留了界面層與 I 相的方位關(guān)系，并與I 相相干和鎂可以通過引入實(shí)現(xiàn)壁架定期沿界面步驟。因此，與 I 相和六方結(jié)構(gòu)的原子成鍵的剛性，是以嚴(yán)重的塑性變形過程中保留。鑄態(tài)鎂 -鋅 -釔 -鋯合金的研究 5認(rèn)為 a-鎂 /I 相共晶口袋可延緩基面滑移，可以在 a-鎂 /I 相界面觀察到?jīng)]有裂縫。在表 1 和表 2 中所列的拉伸性能相比，這清楚地表明，引進(jìn)的 I-鎂基體相能有效地提高鎂鋰合金的強(qiáng)度。然而，應(yīng)力應(yīng)變曲線表明，隨著 I 相的數(shù)量的增加，合金的抗拉強(qiáng)度之間的差異大大減小，如圖 3 所示。這個(gè)數(shù)字表明，合金 1,2 的抗拉強(qiáng)度之間的差異是兩倍左右，合金 2 和 3 之間的差異同樣很大，它可以歸因于兩個(gè)主要的原因。首先，在 x 射線相分析（如圖 1）和相形成機(jī)制，W 相的增加是隨著鋅和釔的含量增加的，這會(huì)降低合金的強(qiáng)度，尤其是在合金 3數(shù)量討論的基礎(chǔ)。其次，由于鋅合金和釔的含量較高的合金 1 和 2， I 在 a-鎂 /b-鋰界面形成階段的內(nèi)容將粗化，導(dǎo)致在熱擠壓階段大批量 I 相形成。在拉伸實(shí)驗(yàn)，得到更高的應(yīng)力集中將出現(xiàn)大批量的 I 相，這會(huì)降低合金的強(qiáng)度。圖 4，在一定的 應(yīng)力水平，微裂紋將大批量在 I 階段內(nèi)形成表明，紓緩 I 相和 a-鎂基體變形不兼容。這提供進(jìn)一步的證據(jù)表明 a-鎂 /I 相接口都非常強(qiáng)。此外，它還表明離了破解的 I 相的尺寸大于 10 流明。因此，要充分利用鎂鋰合金，現(xiàn)有 W 相和 I相的尺寸，必須嚴(yán)格控制潛在力量。 通過調(diào)查三種鎂鋰合金的強(qiáng)化方法，即在合金基體中引入 I 相，已被證明。新開發(fā)的合金的最大抗拉強(qiáng)度可達(dá)到 250 兆帕。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，兩個(gè)影響合金強(qiáng)度的主要因素為 :現(xiàn)有 W 相的數(shù)量和 I 相的尺寸。因此，可以預(yù)見通過控制這兩個(gè)因素的影響鎂鋰合金的潛在能力得以進(jìn)一步提高。 這項(xiàng)工作是中 國國家自然科學(xué)基金委員會(huì)（ NSFC）支持的，項(xiàng)目批準(zhǔn)號50431020。 1陳天暢，王建葉，春萊恩楚，雄利 ,母校。快報(bào)。 60 (2006) 3272 3276. 2劉噸，王葉青，標(biāo)清湖，何林鵬，黃國泰及 C.B. Jiang, S.X. Li, Scripta Mater. 51 (2004) 1057 1061. 3D.H. Bae, S.H. Kim, D.H. Kim, W.T. Kim, Acta Mater.50 (2002) 2343 2356. 4E.S. Park, S. Yi, J.B. Ok, D.H. Bae, W.T. Kim, D.H.Kim, in: Proceedings MRS 秋季會(huì)議 , 波士頓 , 麻省 ,2001年 . 5D.K. Xu, W.N. Tang, L. Liu, Y.B. Xu, E.H. Han,J. 合金 . 鹵素化合物 . 432 (2007) 129. 6李菊妍 , Do Hyung Kim玄圭林 , DoHyang Kim, 母校 .快報(bào) . 59 (2005) 3801. 7D.K. Xu, L. Liu, Y.B. Xu, E.H. Han, J. 合金 . 鹵素化合物 .426 (2006) 155. 8張婭，曾小琴，劉發(fā)牛，陳露，周漢濤，李強(qiáng)，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 . 快報(bào) . 60 (2006) 2190. 11P.I. Kripyakevich, E.V. Mel nik, 在 : P. Villars, A. Prince,岡本閣下 (主編 ), 三元相圖 , ASM國際材料園 , OH, 1997年 , 第 12227. 12M.E. Drits, L.S. Guzei, M.L. Kharakterova, A.A. Burgyin,在 : P. Villars, A. Prince,岡本閣下 (主編 ), 三元相圖 , ASM國際材料園 , OH, 1997年 , 第 12227. 13M.E. Drits, L.S. Guzei, M.L. Kharakterova, A.A. Burgyin,