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鉑瑞達（北京）科技有限公司 2023-02-28 點擊1517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，具有高比強度、高比剛度等優(yōu)點，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，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，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，合金由β-Li 相組成。隨著 Li 含量的增多，具有較強室溫變形能力的 β-Li 相的體積分數(shù)將會增加，Mg-Li 合金的塑性持續(xù)提升。相比由單獨 α-Mg 相組成和 α-Mg +β-Li 雙相組成的 Mg-Li 合金，由單獨 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制的重要手段之一。
實驗材料選用具有單相 β-Li 結(jié)構(gòu)的 Mg-14 wt. %Li 合金，利用萬能電子拉伸試驗機將合金樣品拉斷，應(yīng)變速率為 10 -3 /s。采用 EM 科特 Cube-II掃描電鏡(SEM)對合金的斷口及靠近斷口區(qū)域的樣品表面進行觀察。
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。
