稀有金屬材料與工程：LZ91鎂鋰合金板材的超塑性氣脹成形
2023-02-27【作 者】李勇;劉俊偉;高文亮;戴木海;姚敬;舒小勇
【前 言】
鎂鋰合金作為當(dāng)今最輕質(zhì)的金屬結(jié)構(gòu)材料，其密度僅為1.35-1.65 g/cm3，在減輕質(zhì)量方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，又由于其具有高的比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)良的電磁屏蔽性能和減噪減震性能而被廣泛應(yīng)用于航天、交通、3C電子等眾多領(lǐng)域[1-4]。鋰的加入可以使合金晶體結(jié)構(gòu)由單一的α-Mg相轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Mg+β-Li的混合相，使合金可啟動(dòng)的滑移系增多，塑性較傳統(tǒng)鎂合金有所改善，因此，鎂鋰合金已成為鎂合金中研究的熱點(diǎn)[5-6]。目前，國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)鎂鋰合金軋制[8,9]、劇烈塑性變形[10-13]后合金的組織、性能和超塑性成形進(jìn)行了大量研究工作。文獻(xiàn)[8]研究了軋制比對(duì)軋制態(tài)LZ81鎂鋰合金的微觀組織和腐蝕行為的影響:當(dāng)軋制比從3增加到10時(shí)，α-Mg相被拉長(zhǎng)并破碎，β-M g相的面積分?jǐn)?shù)增加，且隨著軋制比的增加，合金的耐腐蝕性能有所下降。Matsunoshita等[10]采用高壓扭轉(zhuǎn)工藝對(duì)Mg-8Li合金進(jìn)行劇烈塑性變形，使其獲得平均晶粒尺寸約500 nm的超細(xì)晶粒，在373 K, 1×10-3~1×10-2 s-1條件下進(jìn)行沸水拉伸實(shí)驗(yàn)獲得超塑性伸長(zhǎng)率為350%-480%。說明采用高壓扭轉(zhuǎn)工藝細(xì)化晶粒后，合金不僅可以實(shí)現(xiàn)超塑性成形，而且可以實(shí)現(xiàn)超塑性液壓成形。然而，對(duì)于鎂鋰合金超塑性氣脹成形的研究卻鮮有報(bào)道，采用常規(guī)的塑性成形方法制備一些鎂鋰合金空心殼體零件等復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)件是比較困難的，因此，研究鎂鋰合金在一定條件下是否具備超塑性，進(jìn)而采用超塑性氣脹成形技術(shù)去成形特定形狀的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，對(duì)于擴(kuò)大鎂鋰合金的實(shí)際應(yīng)用范圍具有重要指導(dǎo)意義。
基于上述分析，通過熱拉伸實(shí)驗(yàn)和氣脹成形實(shí)驗(yàn)來探究LZ91鎂鋰合金板材的超塑性及超塑性氣脹成形性能，并通過金相分析和掃描電鏡觀察等檢測(cè)手段對(duì)鎂鋰合金板材的脹形機(jī)制進(jìn)行深入研究。
以下是正文：
