Mg-Li合金高性能研究進展

梁　茜（國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣州　510530）

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Mg-Li合金高性能研究進展

梁茜
（國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣州510530）

摘要：目前關于鎂鋰合金高性能研究主要通過合金化、新成形工藝以及復合材料來提高Mg-Li合金的強度和穩(wěn)定性，相關研究人員需充分利用該材料體系的特點和現(xiàn)有的研究成果，并針對性地開展工作，把重點放在基礎的熔煉技術、開發(fā)新的加工工藝和設備上，研發(fā)出高性能的新材料。

關鍵詞：鎂鋰合金； 強度； 穩(wěn)定性

0　前言

在低密度的合金領域中，鎂合金占有著重要的地位。輕質性，功能性，應用性，是目前對新型材料提出的三大特點和要求。Mg-Li合金作為密度最低的金屬結構材料，稱超輕合金，是一類具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ牟牧希欢琈g-Li合金由于其強度低、抗腐性和熱穩(wěn)定性差，也成為影響Mg-Li合金應用的主要瓶頸。

1　高強鎂鋰合金

高強超輕的鎂鋰系合金的開發(fā)是鎂合金研究的熱點之一。從20世紀40年代起，美國開始大規(guī)模合作研制Mg-Li合金，并前后成功開發(fā)了LAZ933 合金和LAl41合金，且這兩種材料分別被用于制造軍用裝甲車和航空部件。近些年來，為獲得高絕對強度、高比強度的鎂鋰合金，不少研究者從材料的成分設計和制備鎂鋰基復合材料等角度出發(fā)，取得了一定的研究成果。

1.1合金化高強鎂鋰合金

在鎂鋰合金中加入一些合金元素，是提高合金強度的一種方法，如表1所示，為部分近年來鎂鋰合金在合金化方面研究的力學性能數(shù)據(jù)。

表1　相關合金化的鎂鋰合金力學性能（*表示拉伸強度）

在Mg-Li合金中加入其他合金元素，一方面可以通過固溶強化和時效處理在基體內形成彌散析出的強化相來提高強度；另一方面，加入的合金元素與基體元素形成金屬間化合物，提高Mg-Li基合金的蠕變抗力。

1.2鎂鋰基復合材料

從20世紀80年代中期人們開始Mg-Li基復合材料的研究。目前已發(fā)表的文章來看，Mg-Li基復合材料達到的比強度、抗拉強度在鎂鋰合金體系中是最高的，如表2所示，為部分近年來鎂鋰合金在復合材料方面研究的力學性能數(shù)據(jù)。

表2　鎂鋰基復合材料力學性能（* 表示壓縮強度）

目前鎂鋰合金研究已取得了一定的進展，在未來的發(fā)展方向上也主要是以目前的這些研究方法為基礎，進一步使方法更加成熟、穩(wěn)定，同時采用多元化方法，綜合提高材料性能。所以將來的應用方向可能是，采用多元素合金化的基體合金、合適的成形工藝來制備性能優(yōu)異的復合材料。

2　高穩(wěn)定鎂鋰合金

鎂鋰合金的穩(wěn)定性較差，所以在制備高性能鎂鋰合金時，如何提高其穩(wěn)定性是需要考慮的一個方面。目前許多研究表明，在通過多元合金化的方法，可提高鎂鋰合金強度，但是塑性會降低，尤其是性能的穩(wěn)定性變差，在較高的溫度甚至室溫下易出現(xiàn)“過時效”現(xiàn)象。

在提高鎂鋰合金強度的穩(wěn)定性研究中，不少研究者發(fā)現(xiàn)稀土在改善材料力學性能穩(wěn)定性方面能起到積極的作用。Tanno等對Mg-8%Li中添加稀土元素之后的性質進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)與其它強化元素不同，添加稀土元素不會產(chǎn)生過時效，這表明稀土元素能夠提高Mg-Li合金的熱穩(wěn)定性，并能通過時效處理獲得高溫下的強度，但塑性仍有降低。劉濱研究Ce對Mg-Li-Al合金強度的影響，發(fā)現(xiàn)合金加入Ce后耐熱性得到改善。Wang T還重點研究了Ce對Mg-Li-Al系合金時效硬化的影響，研究表明Ce加入到Mg-8.5Li-3Al合金后，起到了抑制時效硬化相MgLi2A1和時效軟化相A1Li相生成的作用。除了稀土能提高合金性能穩(wěn)定性，近年來研究結果表明，通過陶瓷纖維及顆粒復合強化制備的鎂鋰復合材料，在提高材料強度的同時，也可改善其組織及性能的穩(wěn)定性。

3　前景展望

縱觀Mg-Li合金的研究歷史，國外對鎂鋰合金的研究較多，而相對來說，國內的研究少得多。從目前的研究成果來看，Mg-Li合金技術上還存在熔煉成本較高、性能穩(wěn)定性差等問題，大大限制了Mg-Li合金的應用。因此，需充分利用該材料體系的特點和現(xiàn)有的研究成果，并針對性地開展工作，把重點放在基礎的熔煉技術，還有開發(fā)新的加工工藝和設備，研發(fā)出高性能的新材料。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.002