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鉑瑞達(dá)（北京）科技有限公司 2023-02-28 點(diǎn)擊1046次
鎂鋰 (Mg-Li) 合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其密度低于傳統(tǒng)鎂合金，具有高比強(qiáng)度、高比剛度等優(yōu)點(diǎn)，在航天航空、醫(yī)療軍事等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
Mg-Li 合金的微觀組織與 Li 的添加量有關(guān)，即：當(dāng) Li 的質(zhì)量百分比小于 5.7%時(shí)，合金由 hcp 結(jié)構(gòu)的 α-Mg 相 (Li 固溶于 Mg 中) 組成；當(dāng) Li 的質(zhì)量百分比為 5.7%～10.3%時(shí)，合金由 α-Mg 和 β-Li 相組成，其中 β-Li 相 (Mg 固溶于 Li 中) 為體心立方結(jié)構(gòu) (bcc)；當(dāng) Li 的質(zhì)量百分比大于 10.3%時(shí)，合金由β-Li 相組成。隨著 Li 含量的增多，具有較強(qiáng)室溫變形能力的 β-Li 相的體積分?jǐn)?shù)將會(huì)增加，Mg-Li 合金的塑性持續(xù)提升。相比由單獨(dú) α-Mg 相組成和 α-Mg +β-Li 雙相組成的 Mg-Li 合金，由單獨(dú) β-Li 相組成的 Mg-Li 合金具有更低的密度和更好的塑性，其應(yīng)用潛力巨大。由于 β 相 Mg-Li 合金的晶體結(jié)構(gòu)為 bcc 結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)鎂合金 (hcp 結(jié)構(gòu)) 不同，故研究其塑性變形機(jī)制十分必要。在金屬材料學(xué)領(lǐng)域，利用掃描電鏡觀察材料的斷口特征是揭示合金變形機(jī)制的重要手段之一。
實(shí)驗(yàn)材料選用具有單相 β-Li 結(jié)構(gòu)的 Mg-14 wt. %Li 合金，利用萬能電子拉伸試驗(yàn)機(jī)將合金樣品拉斷，應(yīng)變速率為 10 -3 /s。采用 EM 科特 Cube-II掃描電鏡(SEM)對(duì)合金的斷口及靠近斷口區(qū)域的樣品表面進(jìn)行觀察。
圖 1(a) 為合金斷口的宏觀形貌。利用 SEM，可以看出合金的斷面存在明顯的頸縮，這表明合金在斷裂前發(fā)生了劇烈的塑性變形，即合金具有良好的韌性。
圖 1(b)為斷口的高倍形貌，可以看出合金的斷口由韌窩組成，進(jìn)一步證明合金的斷裂模式為韌性斷裂。
圖 2(a) 為合金斷口附近表面的宏觀形貌。利用 SEM，可以看出合金的晶粒產(chǎn)生了拉長(zhǎng)變形，斷口存在明顯頸縮，表明合金的斷裂模式為韌性斷裂。圖 2(b)為斷口附近表面的高倍形貌，可以看出合金晶粒內(nèi)部存在大量的滑移帶。然而，滑移帶堆積處并未萌生裂紋，進(jìn)一步表明 β-Li 晶粒具有良好的韌性。此外，在合金的晶界處可以觀察到二次裂紋的存在，證明晶界為 Mg-14 wt. % Li 合金較為薄弱的區(qū)域，易作為應(yīng)力集中處引發(fā)裂紋萌生。
