擠壓態(tài)Mg-xLi（x=1,3,5）合金織構(gòu)與力學(xué)各向異性行為研究

擠壓態(tài)Mg-xLi（x=1,3,5）合金織構(gòu)與力學(xué)各向異性行為研究摘要鎂鋰合金因?yàn)樗亲钶p結(jié)構(gòu)金屬材料受到多方關(guān)注，本文以Mg-Li、Mg-3Li、Mg-5Li合金為主要研究對象，使用金相觀察、腐刻、XRD分析、EBSD分析及拉伸性能分析等等方式來研究鎂鋰合金的力學(xué)各向異性行為。在本文的研究中，觀察到擠壓態(tài)的Mg-Li、Mg-3Li和Mg-5Li合金都表現(xiàn)出比較強(qiáng)的力學(xué)各向異性，織構(gòu)對于組織的影響比較弱，隨著鋰含量的增加，在合金的延伸率、抗拉強(qiáng)度方面都有所不同，Mg-5Li的延伸率變化最為明顯，從研究數(shù)據(jù)得到主要是因?yàn)樵诶爝^程中沒有達(dá)到應(yīng)力飽和區(qū)就發(fā)生試樣的崩裂。而且Mg-5Li的拉伸曲線中出現(xiàn)了鋸齒跳動(dòng)的現(xiàn)象，而Mg-Li與Mg-3Li并沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象，可知鋰含量的增加有助于增加鋸齒流變的效應(yīng)。關(guān)鍵詞：鎂鋰合金，力學(xué)性能，微觀組織，晶粒細(xì)化目錄8430_WPSOffice_Level11.緒論 111042_WPSOffice_Level21.1題目背景及目的 27676_WPSOffice_Level21.2國內(nèi)外研究狀況 311042_WPSOffice_Level31.2.1國外的發(fā)展?fàn)顩r 37676_WPSOffice_Level31.2.2國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r 54881_WPSOffice_Level31.2.3鎂鋰合金的不足之處 64881_WPSOffice_Level21.3鎂合金應(yīng)用現(xiàn)狀 61177_WPSOffice_Level21.4鎂鋰合金的制備新技術(shù) 71177_WPSOffice_Level31.4.1復(fù)合材料 820632_WPSOffice_Level31.4.2快速凝固技術(shù) 84611_WPSOffice_Level31.4.3超塑性成形技術(shù) 820632_WPSOffice_Level21.5題目研究方法 92044_WPSOffice_Level31.5.1微觀組織表征 914360_WPSOffice_Level31.5.2XRD織構(gòu)分析 928576_WPSOffice_Level31.5.3EBSD微觀織構(gòu)分析 914243_WPSOffice_Level31.5.4拉伸性能與失效分析 921790_WPSOffice_Level31.5.5變形機(jī)制分析 921790_WPSOffice_Level12.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與過程 921790_WPSOffice_Level22.1實(shí)驗(yàn)材料 925540_WPSOffice_Level22.2試劑的選用 1028944_WPSOffice_Level22.3試驗(yàn)方法 1025540_WPSOffice_Level32.3.1金相觀察 1028944_WPSOffice_Level32.3.2拉伸性能分析 1125540_WPSOffice_Level13.實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析 1211492_WPSOffice_Level23.1金相觀察 1224559_WPSOffice_Level23.2XRD織構(gòu)分析 137723_WPSOffice_Level23.3EBSD微觀織構(gòu)分析 1631884_WPSOffice_Level23.4拉伸性能 1930871_WPSOffice_Level23.5斷口形貌以及表面的觀察 2122428_WPSOffice_Level23.6分析與討論 27緒論1.1題目背景及目的鎂是銀白色的金屬，它具有良好的延伸性和質(zhì)量十分輕盈的特點(diǎn)。它的密度是1.74g/cm3。Mg-Li合金被稱為密度在1.25g/cm3之間的最輕合金，它所擁有的密度在鋰系中只有其中的二分之一左右,它的質(zhì)量比一般的許多無機(jī)物及有機(jī)物還輕。由于汽車、航空航天、電子工業(yè)、生物醫(yī)用、導(dǎo)彈、建筑、3C等等領(lǐng)域?qū)p輕重量的需求，使得\o"從ScienceDirect的AI生成的主題頁面了解有關(guān)鎂合金的更多信息"鎂合金成為一種高密度，高比強(qiáng)度，優(yōu)異的電磁屏蔽等材料。遺憾的是，由于六方密堆積（hcp）晶體結(jié)構(gòu)的易活化滑移系統(tǒng)的數(shù)量有限，Mg板在室溫下通常具有差的可成形性。此外，\o"從ScienceDirect的AI生成的主題頁面了解有關(guān)熱機(jī)械加工的更多信息"熱機(jī)械加工引起的強(qiáng)烈基底紋理也極大地阻礙了它們廣泛的工業(yè)應(yīng)用。但由于合金強(qiáng)度低、抗蠕變性能差，使得Mg-Li合金與其他鎂合金相比之下缺乏了競爭的優(yōu)勢，但是幸運(yùn)的是，一些探索發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)姆椒梢詼p少這些弱點(diǎn)，用來滿足現(xiàn)在發(fā)展如此迅猛的的科學(xué)技術(shù)對輕質(zhì)材料的需求。鎂合金可用于結(jié)構(gòu)應(yīng)用因?yàn)樗馁|(zhì)量很輕。然而，人們普遍認(rèn)為鎂由于其六邊形密閉填充結(jié)構(gòu)而具有差的可成形性。為彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)并進(jìn)一步減輕重量，將鎂與極低密度的鋰（0.534g/cm3）合金化，可實(shí)現(xiàn)雙重目標(biāo)。鋰的化學(xué)性質(zhì)十分活潑，在室溫的條件下，鋰是體心立方結(jié)構(gòu)的，有比較強(qiáng)的塑性，而且因?yàn)殇嚨脑俳Y(jié)晶溫度是20℃以下，變形后難以發(fā)生硬化。鎂鋰合金的組合加工變形能力優(yōu)異，易于擠壓成形異型材，而且成形的材料延伸率很高，有助于后續(xù)的成形，加工的成品率也提高了。當(dāng)Li含量低于5.7wt.%時(shí)，Mg-Li合金主要顯示出α-Mg相。。當(dāng)Li含量在5.7wt.%和10.3wt.%之間時(shí)，Mg-Li合金主要由α-Mg和β-Li相組成。當(dāng)Li含量超過10.3wt.%時(shí)，Mg-Li合金主要由β-Li相組成。Li的加入有效地改善了Mg合金的\o"從ScienceDirect的AI生成的主題頁面了解有關(guān)塑性變形的更多信息"塑性變形。與普通鎂合金相比，Mg-Li合金的優(yōu)點(diǎn)是晶格的軸(c/a)比減小，這是由于Mg中添加了Li，從而使棱鏡滑移。被激活更容易和變形性有待改進(jìn)。此外，拉伸等變形程序廣泛應(yīng)用于研究和工程領(lǐng)域，以改善多晶金屬的微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能。在變形過程中，拉伸應(yīng)力通常用于驅(qū)動(dòng)金屬的變形。在這項(xiàng)工作中，兩個(gè)HCP結(jié)構(gòu)的Mg-Li合金進(jìn)行拉伸，方便研究在拉伸的時(shí)候六方鎂合金的孿晶的變化。因?yàn)殒V合金切削能力強(qiáng)，密度又比較小，從而許多人著手去開發(fā)這一種合金。然而,鎂所具有的hcp點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)使得其加工變形性能較差。改善這種缺點(diǎn)的方法之一是添加Li。Mg中添加5.7wt.%以上Li,鎂鋰合金的點(diǎn)陣由hcp結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為bcc結(jié)構(gòu),使合金本身的塑性得到明顯提高,優(yōu)化冷熱加工性能,并隨Li添加量的改變它的性能良好。變形態(tài)鎂鋰合金往往存在著織構(gòu)與力學(xué)各向異性，影響板材的加工性能及板材質(zhì)量。另外，當(dāng)鋰含量低于5.7wt.%時(shí)，鎂鋰合金保持著密排六方結(jié)構(gòu)（HCP）?；诖?，本課題從擠壓態(tài)Mg-xLi（x=1,3,5）合金的金相組織（OM、SEM），織構(gòu)，室溫拉伸性能，斷口形貌以及裂紋萌生與擴(kuò)展等方面開展系列研究，明確擠壓態(tài)HCP鎂鋰合金的力學(xué)各向異性行為與鋰含量的內(nèi)在關(guān)系。1.2國內(nèi)外研究狀況1.2.1國外的發(fā)展?fàn)顩r從發(fā)展?fàn)顩r來看，我們可以看到鎂鋰合金的發(fā)展國外是比較領(lǐng)先的，而且發(fā)達(dá)國家是愈來愈重視去發(fā)展鎂鋰合金的研發(fā)。有許多的事例我們可以看到鎂鋰合金的一個(gè)發(fā)展歷程。在1910年的時(shí)候，一位德國的科學(xué)家Mising在研究Mg的時(shí)候，偶然發(fā)現(xiàn)了Mg跟Li能夠發(fā)生反應(yīng)，它們之間的組織能互相發(fā)生變化。有幾個(gè)國家的科學(xué)家對Mg-Li二元相圖進(jìn)行了不斷的測定。隨后，一部分科學(xué)家對于Mg-Li合金的力學(xué)性能進(jìn)行了一系列的研究，因?yàn)檫@一系列的測定，合金力學(xué)性能的不穩(wěn)定性被部分人指出，因?yàn)闀r(shí)效硬化，合金本身的脆性更需要去改進(jìn)關(guān)注。經(jīng)過時(shí)間的推移，鎂鋰合金的不穩(wěn)定性的降低方法被研究出來，只要適當(dāng)?shù)募尤胩砑觿┗蛘咴黾覮i的含量就能降低電子的密度。在往后的幾十年里，美國開始大規(guī)模的研發(fā)鎂鋰合金，主要是要開發(fā)出密度低、穩(wěn)定性高、各向異性不明顯的合金。到了1954年，美國科學(xué)家提出了完整精確的Mg-Li合金二元相圖為將來的Mg-Li合金的研發(fā)做出了巨大的貢獻(xiàn)，指明了方向。在1949年的時(shí)候，一部分科學(xué)家于其加工制備性能做出了相關(guān)研究，這些工作對于將來的鎂鋰合金的制備有重要的意義。從20世紀(jì)50年代開始，世界各國都開始去研究如何通過合金化提高其強(qiáng)度與穩(wěn)定性；而60年代因?yàn)槠淞W(xué)性能打不到預(yù)期的效果，所以鎂鋰合金的研究停滯不前。所以在后面的一段時(shí)間，人們把研究的中心放在了鎂鋰合金的功能探究；科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在對于鎂鋰合金的結(jié)合中，鋰的含量從零不斷增加，其光學(xué)性能會(huì)發(fā)生連續(xù)的變化，在含量百分之40到百分之60之間，它的合金出現(xiàn)較強(qiáng)的吸收帶。此外，還有一些科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了鎂鋰合金滑移熱激活參數(shù)以及合金元素對織構(gòu)的影響。蘇聯(lián)有一部分學(xué)者在探究鎂鋰合金的過程中，研發(fā)出了MA21等這一系列的鎂鋰合金，研發(fā)出強(qiáng)度大且組織穩(wěn)定的鎂鋰合金零件。這些研究在航天材料的領(lǐng)域得到了應(yīng)用，對于減輕航空材料的質(zhì)量具有重要作用。隨著Mg-Li合金的不斷深入探索，鎂鋰合金的應(yīng)用開始日漸廣泛，鎂鋰合金的研究引起了美國航天部的注意,并最終在航天飛行器上得以應(yīng)用。美國成功研發(fā)出了適合使用的鎂合金,后來經(jīng)過了大規(guī)模的研究研制出了LA141合金。1960年-1967年,洛克希德馬丁與BIM合作，鎂合金就是在此時(shí)被應(yīng)用于航天的領(lǐng)域，讓大家開啟了一扇新的知識大門。在60年代末,火箭的電控采用了鎂合金，這是多個(gè)發(fā)達(dá)國家紛紛效仿的。除此之外，鎂鋰合金用在火箭的啟動(dòng)與制動(dòng)方面，也同時(shí)被應(yīng)用于飛船的個(gè)個(gè)部位，如電器的外殼、儀器的框架、保護(hù)措施還有一些保護(hù)的壁板，鎂合金的采用使其重量減輕了，變強(qiáng)的還有穩(wěn)定性方面和強(qiáng)度方面。鎂鋰合金也被人用在電池的研發(fā)上面。從20世紀(jì)80年代起，日本、美國等外國的著名學(xué)家開始嘗試?yán)眯罗k法去制備鎂鋰合金，更方便人們的使用。有一部分科學(xué)家嘗試用快速凝固新技術(shù)制備了新型鎂鋰合金,分別研究了快速凝固Mg-Li-Si合金和其氧化性。斯坦福大學(xué)Sherby研究小組與海軍部合作研究Mg-9Li等合金與復(fù)合材料的常溫和高溫性能。另外，德國科學(xué)家首次使用激光對鎂鋰鋁合金進(jìn)行表面熱處理。日本在鎂鋰合金的研究上面還是比較早的，他們在80年代就開始大規(guī)模的探索，在時(shí)間比較近的這幾年，日本對鎂鋰合金融入了許多稀有元素的研究，得到了密度比水還低的合金。如今隨著3C產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們對于便攜式產(chǎn)品青睞有加，所以輕的鎂鋰合金運(yùn)用率愈來愈高，不像以前一樣，只運(yùn)用在航天領(lǐng)域，正式融入人們的生活當(dāng)中。在其中，最值得一提的是日本法庫特公司與科貝爾克合作開發(fā)的鎂鋰合金已投入到便捷式零部件器材的批量規(guī)模生產(chǎn)。除了日本公司的開發(fā)之外，據(jù)報(bào)道，LA141合金已經(jīng)被英國的一個(gè)知名公司MagnesiumEleetron用于商業(yè)價(jià)值的使用生產(chǎn),他的產(chǎn)品覆蓋了鑄造使用的器材還有擠壓方面的材料等等材料。鎂鋰合金被一開始研究的目的是運(yùn)用到增強(qiáng)國家的軍事和現(xiàn)在的醫(yī)療航空項(xiàng)目中去，但是隨著人們?nèi)找嫣嵘奈镔|(zhì)文化、軍事兵器數(shù)量減少還有航天器件減重的需求，人們對于鎂合金的大規(guī)模研發(fā)更加有想法有創(chuàng)意，而且要爭取在短時(shí)間內(nèi)研究出來，因?yàn)樗某p質(zhì)，一部分發(fā)達(dá)國家如美國、英國等等國家開始重心放在鎂鋰合金和這一系列材料的研究。我國對于鎂鋰合金的研究起步時(shí)間延后，對于鎂鋰合金如今也開始進(jìn)行一些基礎(chǔ)的探索研究,而且2012年國內(nèi)開啟了鎂鋰合金生產(chǎn)線。1.2.2國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r我國對于鎂鋰合金的研究時(shí)從20世紀(jì)80年代開始的，國家科技部也對此事比較關(guān)注，給予了比較多的支持，在國內(nèi)的大學(xué)和專門的研究機(jī)構(gòu)開始了對鎂合金的大規(guī)模基礎(chǔ)性研究。近年來，我國研究人員在充分吸收歐美等國的研究成果基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了鎂鋰合金超塑性,在復(fù)合材料的基礎(chǔ)上添加稀土元素,對新型鎂鋰復(fù)合材料以及對傳統(tǒng)合金(如LA141合金)進(jìn)行了壓縮蠕變等性能的研究，而且得到的結(jié)果也令人滿意，有多篇的文獻(xiàn)綜述發(fā)表出來，為我們的研究指定了方向，打下了基礎(chǔ)。但同時(shí)也應(yīng)該看到我國對鎂鋰合金的研究工作還處于起步階段，仍然缺乏鎂鋰合金特性基礎(chǔ)性研究工作,而鎂鋰合金的應(yīng)用尚處于空白。近年來,人們對于對于鎂合金的興趣越來越大，研究它的人日漸增長,尤其在熔煉方面的技術(shù)與表面處理的技術(shù)得到全面的突破與改進(jìn),在我國的西安四方超輕材料有限責(zé)任公司和中國鋁業(yè)鄭州研究院對鎂鋰合金進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，對于我國的鎂鋰合金的發(fā)展提供了很大的幫助。我國第一條鎂鋰合金的生產(chǎn)線就是在西安四方，其掌握了鎂鋰合金產(chǎn)品的核心制造技術(shù)；在鄭州的研究員他們主要掌握了鎂鋰合金熔鑄和加工的制備技術(shù)。國內(nèi)如今在鎂鋁合金表面處理中采用了陽極氧化的方法。近年來，由于技術(shù)的改進(jìn)，在表面技術(shù)的處理當(dāng)中，我們應(yīng)用了微弧氧化的技術(shù)，這在鎂鋁合金的表面處理技術(shù)中得到了技術(shù)性的突破。使用直流脈沖電流可以在鎂鋰合金的表面反應(yīng)研制出與材料基體結(jié)合耐腐蝕性能優(yōu)質(zhì)的氧化膜層。改進(jìn)了鎂合金表面的稀疏的本身，減少了孔的存在，它的耐蝕性因此也受到了改良。在最近幾年，此項(xiàng)技術(shù)得到極快的發(fā)展,例如微弧氧化再使用硅溶膠處理表面、微弧氧化之后使用化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理優(yōu)化耐蝕性能等技術(shù)，這些技術(shù)主要令到合金表面的孔的數(shù)量與大小降低，加強(qiáng)各方面的性能。我國的鎂鋰合金生產(chǎn)線開始投入大規(guī)模的進(jìn)行產(chǎn)出，基礎(chǔ)性研究工作也在不斷進(jìn)行當(dāng)中。1.2.3鎂鋰合金的不足之處①鎂鋰合金具化學(xué)活性比較活躍，氫氧氮等其他元素在空氣中容易與鎂生成其他的化合物。所以，在使用鎂鋰合金鍛造或者熔煉成形的時(shí)候，要使用保護(hù)下進(jìn)行成形，例如真空保護(hù)或者用惰性氣體包裹住。而且鎂鋰合金的抗腐蝕性能很低，經(jīng)常有嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕開裂的現(xiàn)象；②鎂鋰合金的堅(jiān)固性和耐腐蝕性很低，如果作為大型件或者家用家居零部件不適合長期使用，而且成本比一般合金昂貴，成型困難；③鎂鋰合金的絕對強(qiáng)度較其他合金來說很低，所以需要結(jié)合各種強(qiáng)化機(jī)制還有成型工藝來加強(qiáng)鎂鋰合金的這個(gè)問題，而且還要兼顧著鎂鋁合金的耐腐蝕性、耐高溫和耐應(yīng)力腐蝕等等問題來進(jìn)行改進(jìn)；④鎂鋰合金的耐高溫性能低，限制了它的使用范圍；⑤鎂鋰合金的力學(xué)穩(wěn)定性能低，需要通過新的方法去穩(wěn)定它的力學(xué)穩(wěn)定性。由上面幾點(diǎn)可以看出，鎂鋰合金的研究還有很長的路要走，現(xiàn)在主要是要用新工藝、新的成形方法去改良鎂鋰合金的使用，降低鎂鋰合金的成本，增大其使用用途和范圍。1.3鎂合金應(yīng)用現(xiàn)狀航天領(lǐng)域的應(yīng)用：鎂鋰合金應(yīng)用到航天領(lǐng)域，主要是因?yàn)樗妮p質(zhì)，能夠大幅度減少器材的重量。我國西安交通大學(xué)的柴東朗教授研究出了最新型的鎂鋰合金！新型鎂鋰合金已經(jīng)被我國的航天微納衛(wèi)星用作材料。新型的鎂鋰合金性能良好，表現(xiàn)在阻尼性能、減震與屏蔽電子干擾方面。因?yàn)樗妮p質(zhì)，運(yùn)用到衛(wèi)星上面，提高衛(wèi)星的內(nèi)載荷，提高衛(wèi)星的強(qiáng)度減震能力，降低了成本。我國曾經(jīng)使用火箭將衛(wèi)星發(fā)射到規(guī)定的軌道，用來發(fā)射的火箭就是采用了新型的鎂鋰合金，它的許多零部件都是鎂鋰合金材料，整體的質(zhì)量減輕了大概有173公斤。鎂鋰合金還可以用來制造外殼、框架、制造壁板、雷達(dá)以及相機(jī)架和外殼等等零部件，鎂鋰合金的出現(xiàn)，對于減輕航天器的重量，促進(jìn)航空事業(yè)發(fā)展有重要的意義。醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用：鎂鋰合金的優(yōu)點(diǎn)是易于加工成形，此種合金具有優(yōu)良的生物降解功能。鎂元素是人體需要的金屬元素之一，所以鎂合金可以用作醫(yī)用材料。德國科學(xué)家研發(fā)出了鎂鋰合金心血管植入件，引進(jìn)了鎂鋰合金的醫(yī)用領(lǐng)域。鎂合金在人體內(nèi)的主要功能是釋放的鎂離子，能夠提高骨細(xì)胞的增值和分化速度，而且能夠加快骨骼的愈合速度，所以在心血管支架方面也有應(yīng)用。冠狀動(dòng)脈和外周血管阻塞性疾病的治療是運(yùn)用血管內(nèi)支架植入術(shù)治療方法，近年來的醫(yī)療技術(shù)形成的血管內(nèi)支架長期在體內(nèi)會(huì)形成內(nèi)膜增生，影響后期的治療；采用鎂合金形成的心血管支架，可在人體內(nèi)完成降解而消失，不需要病人經(jīng)常服用藥品，能減輕病人的痛苦和經(jīng)濟(jì)壓力。因此說鎂合金在醫(yī)用方面潛力巨大，發(fā)展前途十分好。汽車領(lǐng)域的應(yīng)用：因?yàn)橛面V合金制成的汽車零部件，明顯的降低了汽車的重量，而且降低了油耗，提高了汽車零件的集成度，最重要的是提高了汽車的靈活度和減少尾氣排放，有助于交通安全與保護(hù)環(huán)境凈化空氣。目前，鎂合金應(yīng)用于汽車室罩蓋、油底殼、曲軸箱、轉(zhuǎn)向柱、離合器的外殼、變速箱殼、座椅骨架等汽車零部件。隨著鎂鋰合金的不斷創(chuàng)新探索，汽車領(lǐng)域會(huì)越來越先進(jìn)，覆蓋范圍更遠(yuǎn)。其他領(lǐng)域的應(yīng)用：隨著人們?nèi)找嬖鲩L的經(jīng)濟(jì)，鎂合金在我們?nèi)粘Ｉ钜矐?yīng)用十分廣泛，例如人們常用的自行車、滑板，它們的骨架都是采用鎂合金來構(gòu)成，它的優(yōu)勢在于輕盈，便捷與穩(wěn)定性高，而且強(qiáng)度比一般合金高出好幾倍，能使整個(gè)骨架更加的堅(jiān)固。還有康復(fù)設(shè)施輪椅、公園健身器材等等，大部分部件都是采用鎂合金，不僅僅減少重量，而且降低成本，增加靈活性。3C產(chǎn)品也越來越傾向與使用鎂鋰合金制造，消費(fèi)者熱愛于更健康，更便捷的產(chǎn)品消費(fèi)。而鎂鋰合金的良好散熱性、綠色環(huán)保性、重量輕盈、無輻射等等優(yōu)良性能使得鎂鋰合金在3C行業(yè)十分吃香。1.4鎂鋰合金的制備新技術(shù)鎂鋰合金的成形技術(shù)，除了傳統(tǒng)的制備工藝壓模鑄造、鍛造、重力鑄造等等工藝。當(dāng)然還有其他的成形方法，例如熱軋、冷軋還有擠壓等等方法，可以有效的生產(chǎn)零部件與半成品。而如今鎂鋰合金被研究出各種新的制備方式：復(fù)合材料、快速凝固技術(shù)、超塑性成形技術(shù)。1.4.1復(fù)合材料鎂鋰合金復(fù)合材料的出現(xiàn)，改善了鎂鋰合金的強(qiáng)化和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，國內(nèi)的科學(xué)家已研究出會(huì)用液態(tài)合成法去制備MgO顆粒增強(qiáng)鎂鋰復(fù)合材料，改良了鎂鋰合金的高溫蠕變性能。復(fù)合材料的強(qiáng)度大幅度增加，許多研究表明鎂鋰合金復(fù)合材料不僅僅保留了本身的導(dǎo)熱導(dǎo)電的優(yōu)良性能，而且由于本身合金的晶粒取向等，具有很高的耐磨性、耐腐蝕性，最主要的是鎂鋰合金擁有良好的尺寸穩(wěn)定性。1.4.2快速凝固技術(shù)快速凝固技術(shù)是液相冷卻到固相所用的時(shí)間短，獲得與傳統(tǒng)方法逐漸冷卻速率下不能得到的金屬成分、相結(jié)構(gòu)和微觀組織。這種技術(shù)能夠很好的細(xì)化晶粒，從而提高材料的強(qiáng)度、塑性和耐腐蝕性。國內(nèi)科學(xué)家采用激光、溶體甩出等方法去快速凝固鎂鋰合金，發(fā)現(xiàn)合金的硬度大大增強(qiáng)，而且組織發(fā)生了明顯的細(xì)化。經(jīng)過快速凝固，熱穩(wěn)定性提高，合金的機(jī)械性能也改善了。1.4.3超塑性成形技術(shù)超塑性成形就是利用金屬材料的超塑性，對合金進(jìn)行加工來獲得各種所需形狀零件的一種成形工藝。利用超塑性成形可以改善鎂鋰合金額低溫成形能力。研究表明，在溫度150-250℃的范圍內(nèi)，鎂鋰系合金表現(xiàn)出良好的超塑性能力，而且在一定區(qū)域具有最大的塑性成形延伸率。一些科學(xué)家提出未來的鎂合金研究主要集中在高應(yīng)變速率超塑性成形、大晶粒工業(yè)鎂合金超塑性成形、鎂合金的低溫超塑性、鎂合金的精密沖鍛成形等方面，不僅僅加大了生產(chǎn)效率，而且成品率也大幅度增大。由于鎂合金超塑性變形期間晶界滑移產(chǎn)生的能量較多，而晶界擴(kuò)散產(chǎn)生的能量較少，所以晶界受到阻礙，導(dǎo)致空隙和重疊產(chǎn)生。所以鎂合金在超塑性變形期間存在對晶界移動(dòng)有協(xié)調(diào)和補(bǔ)償作用的機(jī)制。鎂合金的硬度、強(qiáng)度還有成型困難的缺陷因?yàn)橛谐苄远伎梢詷O大的改善，它能夠?qū)崿F(xiàn)變形量大、零件細(xì)薄、普通常規(guī)方法難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的鎂合金零部件的加工成型。但是也有它自身的缺點(diǎn)，超塑性成形成本高，效率低，因此，此項(xiàng)技術(shù)的目標(biāo)主要是要實(shí)現(xiàn)能夠低成本去應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，尤其是工業(yè)上，能大幅度增加生產(chǎn)率、降低成本。1.5題目研究方法1.5.1微觀組織表征觀察Mg-xLi（x=1,3,5）三個(gè)面的金相組織①砂紙240#磨去表層，400#過度，2000#去粗劃痕，5000#處理，最后絨布拋光（1W或1.5W研磨膏）②腐刻劑嘗試5%硝酸酒精溶液或苦味酸溶液（5g苦味酸+10ml乙酸+10ml水+70ml酒精混合溶液）③用光學(xué)顯微鏡（OM）觀察。拍攝兩組從低倍到高倍照片，加標(biāo)尺1.5.2XRD織構(gòu)分析長方體樣品磨至2000#，標(biāo)記清三個(gè)方向1.5.3EBSD微觀織構(gòu)分析長方體樣品電解拋光，標(biāo)記清三個(gè)方向1.5.4拉伸性能與失效分析①測試條件：室溫，沿?cái)D壓方向和垂直于擠壓方向，應(yīng)變速率1*10-3s-1②斷口形貌與表面組織觀察（SEM）③表面原位觀察：樣品標(biāo)距段進(jìn)行拋光處理，樣品加載應(yīng)變0.2%、0.5%、1%、5%、10%、20%等停止保持加載觀察表面變形組織（SEM）1.5.5變形機(jī)制分析拉伸表面準(zhǔn)原位觀察：對三種樣品標(biāo)距段進(jìn)行拋光和腐刻處理，樣品加載應(yīng)變0.2%、0.5%、1%、5%、10%等停止保持加載觀察表面變形組織（SEM）變形組織EBSD分析：三種樣品變形0.5%、2%、8%后標(biāo)距段EBSD分析2實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與過程2.1實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)所用材料分別是Mg-Li、Mg-3Li、Mg-5Li（三種鎂鋰合金都分別有沿?cái)D壓方向與垂直于擠壓方向的），合金的材料成分如表2.1表2.1實(shí)驗(yàn)所用鎂鋰合金化學(xué)成分編號質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wt.%)MgLi1#Mg-1LiBal.1.062#Mg-3LiBal.2.993#Mg-5LiBal.4.972.2試劑的選用實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備試劑:（1）濃度為5%的硝酸酒精溶液；（2）已經(jīng)配制好的苦味酸溶液（5g苦味酸+70ml酒精混合溶液+10ml水+10ml乙酸）。2.3試驗(yàn)方法2.3.1金相觀察取樣：根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要觀察的樣品按照一定的要求進(jìn)行試樣的選取，試樣的截取的原則是方便觀察、方便打磨和檢測。金相觀察需要小型矩形件（標(biāo)記好擠壓方向），切割時(shí)注意慢速、沖水，切損壞了。磨制試樣：磨制試樣包括粗磨、去粗劃痕細(xì)磨。因?yàn)檠趸脑?，試樣的表面忽悠一層黑黑的表層，需要采?40#的金相砂紙將其抹去，每次磨至只有一個(gè)方向的劃痕就調(diào)轉(zhuǎn)90°，然后用400#砂紙進(jìn)行半細(xì)磨，把劃痕淡化，最后用2000#的砂紙進(jìn)行去粗劃痕，在磨制的時(shí)候不可以太過大力，而且在打磨過程中要適當(dāng)加入水，避免試樣在打磨的過程中過熱發(fā)生組織變形而影響觀察。在打磨試樣的時(shí)候要注意用力要均勻，而且每個(gè)試樣打磨2-3個(gè)，便于后期的觀察，在每張砂紙停留的時(shí)間不宜太過久，而且不能一張砂紙打磨多個(gè)樣品，盡量沿著一個(gè)方向打磨試樣，把用于金相觀察的矩形試樣去邊緣尖角，便于后面的拋光打磨。拋光：拋光是最關(guān)鍵的一個(gè)步驟，主要為了去掉2000#砂紙打磨過后留下的劃痕，得到光滑如鏡的觀察面。我們主要采用的是機(jī)械拋光機(jī)，使用較細(xì)的拋光布，配用編好為W2.0的金剛石研磨膏進(jìn)行拋光，在拋光過程中，能用少量水沖洗，防止拋光件過熱而發(fā)生組織變形。在拋光結(jié)束后，把樣品放入超聲波清洗儀，倒入酒精浸泡至研磨膏脫離試樣，便于后面的金相觀察。腐刻：腐刻的作用是主要把金相試樣浸泡在化學(xué)侵蝕溶液中，借助化學(xué)腐刻劑對試樣的化學(xué)作用把金相組織能夠清晰的呈現(xiàn)出來。在清洗完研磨膏之后用濃度為5%的硝酸酒精溶液浸泡20-30秒的時(shí)間，硝酸酒精浸泡的目的使金相能在（OM）光學(xué)顯微鏡能觀測到晶粒、晶界還有金相組織。如果使用光學(xué)顯微鏡不能觀察到清晰的金相組織，就使用已經(jīng)配制號的苦味酸溶液再次腐刻，浸泡時(shí)間4-6S即可（苦味酸溶液腐刻后能教清晰顯示鎂鋰合金細(xì)密組織），取出試樣要馬上用酒精溶液清洗表面，因?yàn)榭辔端崛芤旱念伾苤兀虝r(shí)間過長鎂鋰合金會(huì)變色，所以要及時(shí)清洗掉表面的顏色，最后用吹風(fēng)機(jī)冷風(fēng)吹干，放入已經(jīng)標(biāo)記好的試樣袋送檢。金相觀察：金相觀察使用光學(xué)顯微鏡（OM）觀察，相機(jī)正對觀察面，調(diào)整好焦距，要盡可能觀察到試樣的最大面積，亮度調(diào)到最高，分別在倍數(shù)100X、400X、1000X進(jìn)行捕獲拍攝照片。2.3.2拉伸性能分析取樣：根據(jù)一定的規(guī)格進(jìn)行切割取樣，拉伸件需要按照規(guī)定尺寸截?。?biāo)記好擠壓方向）。磨制拉伸件：用240#砂紙磨原始試樣，主要把拉伸件需要觀察的部位打磨去掉表層，然后把帶觀察的合金面使用400#打磨進(jìn)行粗劃痕的細(xì)化，細(xì)化到劃痕只沿著一個(gè)方向的時(shí)候，就把拉伸件調(diào)轉(zhuǎn)90°用2000#的砂紙把粗劃痕去掉，把試樣尖銳的地方稍微磨平，以便后面的觀察。拋光+腐刻處理：把拉伸件需要觀察的面用絨布進(jìn)行拋光，使用W2.0或者W1.5的研磨膏進(jìn)行拋光，拋光過程需要不斷用清水沖洗，主要為了沖洗研磨膏與降低溫度，最后等至拋光結(jié)束后，我們需要對樣品進(jìn)行清洗，因?yàn)樯厦嬲从性S多的研磨膏，如果不清洗，長時(shí)間在試樣上面，會(huì)影響觀察，放至超聲波清洗儀里面，倒入酒精。使用已經(jīng)準(zhǔn)備好的濃度為5%的硝酸酒精溶液，把清洗干凈的試樣浸泡20-30s即可，這樣方便后面步驟的電鏡觀察，用酒精清洗掉殘留在表面的硝酸酒精溶液，防止硝酸酒精在試樣上面持續(xù)反應(yīng)，把試樣某個(gè)部位變成深黃色。為了防止氧化，快速使用吹風(fēng)機(jī)冷風(fēng)吹干，裝入標(biāo)記好的試樣袋，送完拉伸處理。拉伸+電鏡觀察：在22℃的環(huán)境下進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，使用游標(biāo)卡尺測量好拉伸件的尺寸，包括寬度、厚度還有標(biāo)距。要在設(shè)備上設(shè)置好實(shí)驗(yàn)的名稱、實(shí)驗(yàn)日期、實(shí)驗(yàn)的類型還有拉伸件的形狀（板材），控制通道TD1的速率范圍為-2KW至2KW，控制通道TD2的速率范圍為-10KW至10KW，加載速度為0.02mm/s，破斷檢查設(shè)置為0.8KN，當(dāng)拉伸件破裂，液壓泵會(huì)自動(dòng)停止加載拉伸。需要記錄的數(shù)據(jù)有：最大載荷點(diǎn)、彈性模量、中間載荷、破斷點(diǎn)、屈服強(qiáng)度、上屈服強(qiáng)度與下屈服強(qiáng)度，這些數(shù)據(jù)有助于后續(xù)的結(jié)果分析。拉伸件斷裂后，需要拍攝拉伸件的斷口形貌與表面組織，3種合金0°和90°擠壓方向的圖片都要用電鏡捕獲一次，調(diào)配好電鏡的焦距，在100X、400X、1000X的倍數(shù)下進(jìn)行照片捕獲，多拍攝幾組照片以作對比。用鋸子和夾具把已經(jīng)完成拉伸的試樣進(jìn)行鋸斷，以有足夠的空間用來觀察斷口形貌，最后把拉伸斷裂件用標(biāo)記好的袋子裝好。孿晶觀察：3種合金的拉伸斷裂件需要拋光打磨，把表面的拉伸痕去掉，然后用濃度為5%的硝酸酒精溶液浸泡20-30秒的時(shí)間，用光學(xué)顯微鏡（OM）觀察組織產(chǎn)生的孿晶，并進(jìn)行分析。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析3.1金相觀察a20μm100μm200μmaaa20μm100μm200μmaa20μm100μm200μmbbb20μm100μm200μmbbb100μm200μmccc20μm100μm200μmccc20μm圖1.1金相觀察（a）Mg-Li，（b）Mg-3Li，（c）Mg-5Li100X、400X、1000X觀察得出的結(jié)果從圖1.1光學(xué)顯微鏡（OM）捕獲的圖片可以看到,Mg-Li（a）、Mg-3Li（b）和Mg=5Li（c）都是主要顯示α相，合金顯現(xiàn)出明顯的晶粒結(jié)構(gòu)而且晶界明顯清晰，晶粒都是六方密堆積（hcp）晶體結(jié)構(gòu)，在22℃的環(huán)境下，滑移系很少設(shè)置很難看到。從Mg-Li合金的光學(xué)顯微圖可以看到晶粒的尺寸大小不一，而且隨著Li含量的增多，合金組織的晶粒尺寸越來越小，可以看到Mg-5Li的晶粒尺寸都是偏小的，合金內(nèi)的尺寸大小很均勻，與Mg-Li形成鮮明的對比。從圖（a）可以看到晶粒內(nèi)部分布著大量的黑色小顆粒，這是析出相，隨著Li含量的增加，黑色小顆粒逐漸消失。晶界細(xì)薄而且多為彎曲晶界。組織都由等軸晶粒組成，晶粒細(xì)化越來越明顯，原因主要因?yàn)長i元素跟Mg元素?fù)碛邢嗨祁~點(diǎn)陣常數(shù)，凝固的時(shí)候，伴隨著Li含量的增加，形核點(diǎn)多，能夠有效的促進(jìn)晶粒細(xì)化。3.2XRD織構(gòu)分析XRD織構(gòu)分析的原理是利用分析X射線的衍射圖譜，結(jié)合數(shù)據(jù)來獲得材料的成分、結(jié)構(gòu)或者合金本身的原子或者分子等等結(jié)構(gòu)信息。X射線能夠衍射各個(gè)方向，因?yàn)樵尤∠虻牟灰恢滦?，晶體的結(jié)構(gòu)也會(huì)影響道X射線的衍射，根據(jù)測量這些衍射光束的角度和強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)晶體科學(xué)家可以產(chǎn)生三維圖像關(guān)于晶體電子的密度情況的。然后根據(jù)三維圖表達(dá)的一系列信息，可以大致確認(rèn)晶體中原子的平均位置，以及獲得它們的化學(xué)鍵和其他各種需要得到的資料。圖3.2Mg-Li合金的XRD織構(gòu)分析結(jié)果圖3.3Mg-3Li合金的XRD織構(gòu)分析圖3.4Mg-5Li合金的XRD織構(gòu)分析結(jié)果圖3.2是Mg-Li合金XRD織構(gòu)分析的極圖，其中的密度強(qiáng)度依次由紅色、黃色、綠色、深綠色、藍(lán)色、黑色逐漸降低，極密度強(qiáng)度最大值就是紅色部分的強(qiáng)度，如等勢線一樣逐級遞增，直至最大值。從圖中可以看到，在Mg-Li合金接近最中心的位置形成了一個(gè)基面織構(gòu)，中間的散漫度十分大，但是它的最強(qiáng)點(diǎn)并非處于理想的最中心的位置，最強(qiáng)點(diǎn)偏向ED方向一定的角度。整個(gè)極密度的分布線是比較散亂的，大致整體都向ED方向偏了±30°，織構(gòu)最中心的情況還是比較密集，表示效應(yīng)還是比較強(qiáng)的。圖3.3是Mg-3Li合金的XRD織構(gòu)分析極圖，由圖中可以看到，Mg-3Li的最中心的基面織構(gòu)散漫度也十分之大，而且極密度最大值的點(diǎn)偏向了TD方向，基構(gòu)的效應(yīng)較Mg-Li是增強(qiáng)了的，，但是極密度最大值比Mg-Li要小，效應(yīng)有小幅度的減弱，整個(gè)織構(gòu)極密度的分布線沿TD方向均勻分布，晶面結(jié)構(gòu)特征較之Mg-Li晶面結(jié)構(gòu)分布比較相近，但整體的特征排列整齊。圖3.4表示Mg-5Li的XRD織構(gòu)分析極圖，其最中心的基面織構(gòu)的散漫度比起Mg-Li與Mg-3Li要比較小，而且極密度值也隨之減少。其極密度最大值點(diǎn)有兩個(gè)點(diǎn)，分別沿著TD方向相對稱，整個(gè)織構(gòu)的效應(yīng)比Mg-Li與Mg-3Li都有這么明顯的減弱，但排列很整齊，成雙峰對稱結(jié)構(gòu)。綜上所述，可以知道，隨著Li合金含量的增加，處于鎂鋰合金的基面織構(gòu)效應(yīng)越來越弱，散漫度也隨之降低。晶面的織構(gòu)密度分布線呈等勢線一般排列，而且隨著Li含量的增加，分布線漸漸趨向沿著TD方向分布。極密度最大值的點(diǎn)也漸漸沿著TD方向，而且最大值大幅度降低，趨于穩(wěn)定。3.3EBSD微觀織構(gòu)分析cbacba圖3.5Mg-Li合金的EBSD分析結(jié)果（a）晶粒取向排列圖（b）、（c）再結(jié)晶分布圖；圖3.5是Mg-Li合金的晶粒取向分布圖解，由圖可以看到不同顏色的晶粒，有藍(lán)色、紅色等等，這些顏色表達(dá)了不同的粒子不同的取向，我們觀察圖中可以看到，紅色的晶粒最居多，圖解的宏觀坐標(biāo)擠壓方向是ED，即是<001>方向平行于ED的晶粒較多。觀察圖（b）和圖（c），合金再結(jié)晶數(shù)較多，而且晶粒多數(shù)都是細(xì)小晶粒而且排列方式很雜亂無章，說明晶粒的取向方向平行于擠壓方向，晶粒的再結(jié)晶程度會(huì)增強(qiáng)。除了再結(jié)晶，還有一小部分黃色的部分，這部分是子結(jié)晶，也可稱為亞結(jié)晶。各種尺寸的取向差較小，只有部分額晶粒偏向于平行TD方向。TDEDTDEDNDEDTD-12-100001NDEDTD-12-10000101-1001-10圖3.6Mg-Li合金的極圖與反極圖由圖3.6可知，Mg-Li的織構(gòu)分布是比較散亂的，整體向ED方向偏了±30°左右，結(jié)合圖2的XRD織構(gòu)分析相對應(yīng)。從反極圖可以知道，<0001>晶粒的大體取向還是偏向TD方向，而<-12-10>和<01-10>晶粒的取向也是偏向于TD方向。處于極密度最大值的部分晶粒C軸平行于ND方向。bca96.7%bca96.7%0.99%2.29%0.99%2.29%圖3.7Mg-3Li合金的EBSD分析結(jié)果（a）晶粒取向分布圖（b）、（c）再結(jié)晶分布圖；由圖3.7可以看到，晶粒的紅顏色明顯減少，而綠色和紫色晶粒數(shù)量增多，說明晶粒的取向變動(dòng)比較大。隨著Li含量的增加，再結(jié)晶的變化幅度不大，較之Mg-Li的EBSD分析，可以明顯的看到Mg-3Li晶粒大小的變化，有了明顯的粗化。從反極圖宏觀坐標(biāo)方向是擠壓方向（TD），圖中的綠色和紅色晶粒居多，所以就是<010>的晶粒多平行于TD方向，而<001>的晶粒晶向主要也平行TD方向。再結(jié)ED晶的比例達(dá)到96.7%，說明再結(jié)晶之后，晶粒的取向更加擁有隨機(jī)性，晶界有明顯的變大了。EDTDTDNDEDTD010001NDEDTD010001120120圖3.8Mg-3Li合金的極圖與反極圖圖3.8表示Mg-3Li的極圖與反極圖，可以看到與XRD的織構(gòu)分析相對應(yīng)，織構(gòu)的總體沿著TD分布，只有一小部分是偏向了ED方向，其他地方也有存在一小部分的織構(gòu)。晶體<0002>方向大多數(shù)都是平行于<TD>，但是散亂的程度還是比較大的，而<020>和<120>有一小部分晶體平行于TD方向，但是大部分晶體都是平行ED方向的 ，ND方向也有少部分的<0002>晶體平行，較之Mg-Li有了很大的改變。晶粒的C軸向ED方向稍微偏了一點(diǎn)，這點(diǎn)改變會(huì)改變晶粒在TD方向的力學(xué)性能。cba86.3%cba86.3%7.16%6.54%圖3.9Mg-5Li合金的EBSD分析結(jié)果晶粒取向分布圖（b）、（c）再結(jié)晶分布圖；圖3.9表示了Mg-5Li的EBSD分析結(jié)果，Mg-5Li的顏色基本都由綠色組成，紅色的晶粒顏色已經(jīng)基本很少了。反極圖的擠壓方向選取是TD，晶粒<001>和<010>平行于TD方向的比較多。而比較晶粒的大小，Mg-5Li沒有像Mg-3Li一樣有異常長大的晶粒，Mg-5Li顏色均勻，晶粒大小分布也比較均勻。而觀察再結(jié)晶圖，可以發(fā)現(xiàn)，Mg-5Li的再結(jié)晶比例降低了，子結(jié)晶（亞結(jié)晶）和變形結(jié)晶的比例增加了，可以觀察到晶粒形狀的變形，有重疊在一起的晶粒，說明隨著Li含量的大幅度增加，鎂鋰合金的晶粒擠壓會(huì)偏向于變形結(jié)晶，再結(jié)晶降低，取向差降低。EDEDTDEDNDTD010001-TDEDNDTD010001120120圖3.10Mg-5Li合金的極圖與反極圖由圖3.10可以看到Mg-5Li合金的晶粒極密度最大值有兩個(gè)，處于中心對稱的狀態(tài)，與XRD織構(gòu)觀察所得到的結(jié)果相對應(yīng)?？棙?gòu)<001>晶粒主要平行于TD方向，而<010>和<120>晶粒大多平行ED方向，由圖中可以看到，晶粒的散漫度明顯減少了，晶粒的C軸分別都偏向于TD、ED和ND方向，成一定的角度，與Mg-3Li相似。<0002>的晶粒有一部分是平行于ED與ND方向的，但是絕大部分還是平行TD方向，這點(diǎn)也是與Mg-3Li合金相似，說明Li含量的增大，并不會(huì)太大影響晶粒的取向。3.4拉伸性能應(yīng)力/Mpa0°90°應(yīng)變/%a應(yīng)力/Mpa0°90°應(yīng)變/%a應(yīng)力/Mpa應(yīng)力/Mpa應(yīng)變/%應(yīng)變/%90°0°90°0°bc應(yīng)力/Mpa應(yīng)力/Mpa應(yīng)變/%應(yīng)變/%90°0°90°0°bc圖3.11擠壓態(tài)Mg-Li(a)、擠壓態(tài)Mg-3Li(b)和擠壓態(tài)Mg-5Li（c）合金的不同取向應(yīng)力應(yīng)變曲線表3.2三種不同Li含量的鎂鋰合金不同取向的拉伸性能表合金取向延伸率（δ/%）抗拉強(qiáng)度（σ/Mpa）Mg-1Li0°18.616290°17.1163Mg-3Li0°22.619590°23.2140Mg-5Li0°17.714890°8.9144圖3.11的圖片是在室溫22℃下，分別是沿?cái)D壓方向與垂直于擠壓方向不同取向，應(yīng)變速率為1*10-3s-1的三種不同鋰含量的鎂鋰合金的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖。三種合金不同取向都存在著標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)力應(yīng)變曲線，都存在著彈性形變、加工硬化與應(yīng)力飽和的區(qū)域，沒有觀察到明顯的屈服點(diǎn)。Mg-Li與Mg-3Li不同的取向的拉伸變形比較協(xié)調(diào)，沒有出現(xiàn)合金的鋸齒流變現(xiàn)象，而Mg-5Li的兩個(gè)擠壓方向都出現(xiàn)了鋸齒流變現(xiàn)象，0°和90°方向的鋸齒流變毒屬于同一類型，只是0°方向的鋸齒流變更加的密集，流變程度較大，而90°取向的Mg-5Li在加工硬化的過程中拉伸樣已經(jīng)斷裂，沒有達(dá)到應(yīng)力的飽和區(qū)。從延伸率的角度來看，Mg-Li合金的兩種擠壓方向的合金延伸率分別為18.6與17.1，相差無幾，而且抗拉強(qiáng)度也幾乎相似，說明晶粒取向?qū)ζ浜辖鸨旧砝煨阅艿挠绊懖皇呛艽螅瑑蓚€(gè)取向都表現(xiàn)出較強(qiáng)的力學(xué)向異性；而Mg-3Li合金在擠壓方向和垂直于擠壓方向兩個(gè)方向的延伸率分別為22.6和23.2，可以看到兩者的區(qū)別也不大，但是在抗拉強(qiáng)度上面，0°方向明顯高于90°方向。Mg-5Li合金在不同擠壓方向拉伸時(shí)，在0°方向的延伸率17.7要比90°方向的8.9要大，而抗拉強(qiáng)度兩者相差不大，延伸率在兩個(gè)擠壓方向都比Mg-3Li要低，而抗拉強(qiáng)度三種合金相比較，只有在0°方向出現(xiàn)了相差較大的值。從三個(gè)圖中可以判斷出，0°方向拉伸所要受的應(yīng)力應(yīng)變一般要比90°方向的大，而Mg-5Li更是在未達(dá)到應(yīng)力飽和就已經(jīng)斷裂。綜上所述，可以判斷，織構(gòu)對于Mg-Li和Mg-3Li合金的PLC效應(yīng)影響不大，對于Mg-5Li合金而言，加強(qiáng)了0°方向的鋸齒流變范圍。隨著Li元素的增加，改變了三種合金的延伸率和抗拉強(qiáng)度。3.5斷口形貌以及表面的觀察90°0°100μm100μmab100μm100μmab50μm60μmdc50μm60μmdce10μm10μmfe10μm10μmf100μm100μmhg100μm100μmhg20μm20μmji20μm20μmji圖3.12擠壓態(tài)Mg-Li合金0°與90°擠壓方向拉伸后的斷口與斷口附近組織觀察圖（a）、（c）、（e）、（g）、（i）為90°方向觀察圖（b）、（d）、（f）、（h）、（j）為0°方向觀察圖（a）-圖（f）為斷口附近形貌，（g）（h）是斷口形貌觀察，（i）（j）為斷口周圍拋光后的組織圖3.12展示了Mg-Li擠壓方向與垂直于擠壓方向的拉伸過后斷口的觀察?？梢杂^察到斷口0°存在許多撕裂面，兩種合金之間都存在著韌窩，但是可以明顯觀察到90°擠壓方向的韌窩是比較多的，韌窩也是堆積在一起的，十分密集。然后觀察在電子光學(xué)顯微鏡下斷口附近的組織，在低倍鏡可以觀察到0°擠壓方向上存在的孔洞比在90°方向上要多，0°方向的本來往擠壓方向的團(tuán)簇相開始逐漸往拉伸變形方向發(fā)展，無論是0°還是90°方向上的相，都發(fā)生了嚴(yán)重的扭曲，都出現(xiàn)了往拉伸方向變形的趨勢。從高倍鏡上觀察，可以清楚的看到0°方向上出現(xiàn)了許多滑移線，而90°方向上的滑移線比較少，更多的是裂痕。從高倍鏡可以看到，兩種合金的晶粒分布都十分散亂，而且拉伸變形形成的孔洞都是晶界的裂開形成的，90°方向上的滑移線出現(xiàn)了交叉的現(xiàn)象，而0°方向上的滑移線基本都是沿著拉伸方向出現(xiàn)。在晶粒的內(nèi)部，觀察到兩個(gè)擠壓方向上出現(xiàn)了一定量的孿晶，而在90°方向上出現(xiàn)的孿晶比較大而且比較密集，0°方向上出現(xiàn)的孿晶比較少，可以得到兩種合金發(fā)生的變形程度相似，兩個(gè)方向拉伸難易程度基本一樣，跟前面的織構(gòu)分析一樣，延伸率相似，變形程度相似。90°0°100μm100μmba100μm100μmba20μm10μmdc20μm10μmdc100μm100μmfe100μm100μmfe50μm50μmhg50μm50μmhgi20μmj20μmi20μmj20μm圖3.13擠壓態(tài)Mg-3Li合金的0°與90°擠壓方向拉伸后的斷口與斷口附近組織觀察圖（a）（c）是Mg-3Li90°擠壓方向的斷口附近組織觀察，圖（b）（d）是Mg-3Li0°擠壓方向斷口附近組織觀察，（e）（g）為90°斷口組織觀察，（f）（h）為0°斷口組織觀察，（i）（j）為拉伸斷口附近拋光后組織觀察圖3.13（a）～（d）給出了擠壓態(tài)Mg-3Li的兩個(gè)擠壓方向的電子光學(xué)顯微鏡下觀察的圖片，可以觀察到兩種合金表面都凹凸不平，皺褶的方向偏向于拉伸的方向。從圖與Mg-Li的圖片進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)Mg-3Li在拉伸過程中形成的孔洞比Mg-Li明顯要少很多，但是在相同的擠壓方向上形成的皺褶要比Mg-Li形成的要多。在高倍鏡下觀察，可以看到Mg-3Li合金在拉伸過程表面形成的滑移線比較密集而且數(shù)量很多，尤其在0°方向上產(chǎn)生的滑移線都沿著拉伸方向偏移。拉伸過程形成的黑色孔洞也是由于晶界的斷裂形成的，在0°方向上可以看到晶界斷裂產(chǎn)生的孔洞十分大，變形有些嚴(yán)重，說明這部分面積的晶粒所受到的應(yīng)力相對于比較的集中，晶粒的排列順序也是很雜亂。然后觀察一下斷口的形貌，可以看到90°方向上形成的韌窩與0°方向上產(chǎn)生的韌窩相對位置都沿著擠壓方向，在90°方向上形成的韌窩比較大，兩個(gè)方向的韌窩都排列得比較密集，斷口表面的組織排列比較混亂，而在90°方向上還存在著一些撕裂面，可見在0°擠壓方向上抗拉的強(qiáng)度比較大，在拉伸過后兩個(gè)方向的變形都比較嚴(yán)重，但是，晶面上的間隙變大了，晶界變寬了。在0°方向的晶粒內(nèi)部出現(xiàn)了部分密集的孿晶，在90°沒有孿晶的出現(xiàn)，0°方向的孿晶發(fā)生了滑移還有交錯(cuò)，不同取向的孿晶在晶粒內(nèi)相遇形成角度差，形成特殊的晶界。以上說明，Mg-3Li發(fā)生如此大的變形程度，跟它的延伸率增大有關(guān)，織構(gòu)的影響較小。90°0°100μm100μmba100μm100μmba10μm10μmdc10μm10μmdc100μmf100μme100μmf100μme50μm10μmhg50μm10μmhg20μmj20μmi20μmj20μmi圖3.14擠壓態(tài)Mg-5Li拉伸后斷口與斷口附近組織觀察圖（a）（c）是Mg-5Li90°擠壓方向的斷口附近組織觀察，圖（b）（d）是Mg-5Li0°擠壓方向斷口附近組織觀察，（e）（g）為90°斷口組織觀察，（f）（h）為0°斷口組織觀察，（i）（j）為拉伸斷口附近拋光后組織觀察圖3.14是Mg-5Li的斷口觀察，從（a）和（b）圖可以看到，Mg-5Li拉伸后斷口附近發(fā)生的皺褶很少，比Mg-Li和Mg-3Li要少得多，在表面產(chǎn)生的裂紋也比較少，而且兩個(gè)方向由于晶界撕裂產(chǎn)生的黑色小孔洞也很少，說明兩個(gè)取向的變形都還比較小。0°晶粒之間的排列混亂，而90°方向的晶粒排列順序還是比較整齊，變形程度不大，變形的方向依舊沿著拉伸變形的方向。從高倍的電子光學(xué)顯微鏡可以看到，90°擠壓方向產(chǎn)生了少量的滑移線，0°方向產(chǎn)生的滑移線較多，而且有一部分交錯(cuò)在一起，附近的晶界有開裂的趨勢。從圖（e）～（h），我們看到0°方向產(chǎn)生了韌窩而90°方向沒有產(chǎn)生韌窩，但是直徑都比較小，（e）圖還有要撕裂的趨勢，有部分的裂痕。（e）圖的大部分組織如溝型和孔洞狀一般，沒有發(fā)生變形扭曲，而0°方向趨向韌窩的產(chǎn)生，組織沿拉伸變形方向開始拉長。由此可以看到，由于Mg-5Li合金的延伸率降低，其不同取向的變形