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基体合金相组成对硼化物增强镁锂基复合材料组织和性能的影响

2017-05-14

航空制造技术 2017年14期
关键词:力学性能复合材料

(中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083)

Mg-Li合金以质轻、原料丰富和综合性能优良而被誉为21世纪最具发展潜力的绿色工程材料,而Mg-Li合金作为最轻的金属结构材料,具有最高的比强度和比刚度,较好的减振性以及抗高能粒子穿透能力,在航空、航天、兵器工业、核工业、汽车行业、3C产业、医疗器械等领域,有巨大发展潜力[1-6]。由于其绝对强度低以及蠕变性能差等不足,使得Mg-Li合金的应用受到了极大的限制。制备Mg-Li基的复合材料是改善其综合性能并防止强度下降的有效途径之一。

原位合成法是近年发展起来的一种新的金属基复合材料制备方法。该方法是利用基体与添加物发生化学反应生成增强体来制备金属基复合材料。与传统方法相比,原位合成法能克服其他工艺普遍存在的一些问题,例如基体与第二相或增强体之间界面浸润不良、增强相分布不均匀等问题[7]。

常见的Mg-Li基复合材料的增强体主要包括:C纤维、SiC晶须、B4C颗粒、Al2O3纤维、YAl2颗粒以及不锈钢丝等[8]。

Mg-Li合金中,随着Li含量的增加,合金密度会降低,晶体结构还会从hcp(密排六方)转变到bcc(体心立方)。这是因为Li是bcc结构,Mg是hcp结构,Li会使Mg的晶格轴比(c/a)值变小[9]。1954年,Freeth 和Raynor[10]绘制出了比较精确完整的 Mg-Li二元合金相图,结果表明:当Li质量分数小于5.7%时,Mg-Li合金为α(Li在Mg中的固溶体)单相组织,具有hcp(密排六方)结构;这种合金由于轴比c/a减小,滑移系增加{1010}或{1011},其可加工性提高。当Li质量分数大于10.3%时,Mg-Li合金为β(Mg在Li中的固溶体)单相组织,具有体心立方(bcc)结构,塑性较高。……

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