鎂鋰合金的力學性能與微觀組織間的關系
隨(sui)著時代(dai)的進步與社會的發展，諸多領域對輕(qing)(qing)量(liang)化材料和器件的需(xu)要越來(lai)越緊迫。研究表明：汽車質量(liang)每(mei)減輕(qing)(qing)10%，油耗率可(ke)降低6-8%；火(huo)箭質量每減輕1kg，成本可降(jiang)低(di)22000美元。因此，輕量化材料不僅可以減輕當代社(she)會所(suo)面臨(lin)的(de)能源壓力，更有助(zhu)于中國汽車及航天航空等領域的(de)轉型升級，對中國經濟的(de)發展有著重要的(de)作用。
圖(tu)1 材料在汽車(che)及(ji)航天航空領域的應用（圖片來源(yuan)：百(bai)度百(bai)科）
鎂鋰合金作為世(shi)界上(shang)最輕的(de)結構金屬材(cai)料，密(mi)度只有1.30—1.65g/cm3，被稱(cheng)為“超輕合金(jin)”。另外，鎂鋰合金(jin)還具有比(bi)輕度(du)比(bi)剛度(du)高(gao)、加工性(xing)能(neng)好(hao)、電磁(ci)屏(ping)蔽性(xing)能(neng)優(you)良等優(you)點，在(zai)國防(fang)軍事、航空航天、汽車、3C等領域(yu)具有(you)廣(guang)泛(fan)的(de)應用前景。然而，由于(yu)其(qi)具有(you)絕對(dui)強(qiang)度(du)低(di)等不足，嚴重限制了鎂(mei)鋰(li)合金(jin)的(de)應用。想要(yao)提高鎂(mei)鋰(li)合金(jin)的(de)力學性能，必須對(dui)其(qi)斷裂機(ji)制有(you)透徹(che)的(de)了解，從而才(cai)可對(dui)癥下藥(yao)，尋到強(qiang)化鎂(mei)鋰(li)合金(jin)最有(you)效的(de)方法。
應用EM科特(te)臺式掃(sao)描電鏡可有效觀測(ce)到鎂鋰合金的微(wei)觀結構形態(tai)。本(ben)次實驗材料為鑄態(tai)Mg-8Li合金，該合金由α-Mg+β-Li兩相(xiang)組成。α-Mg為密排六(liu)方結(jie)構，塑(su)形較差，在室(shi)溫下(xia)，僅基(ji)面（0001）面滑移(yi)可(ke)啟動(dong)；β-Li為體心立(li)方結構，塑(su)形較好。在(zai)靜載拉伸過程中，欲透(tou)徹了解其(qi)斷(duan)裂機制，需利用掃描電鏡(jing)觀(guan)察其(qi)斷(duan)口微觀(guan)形貌(mao)。
圖二 α-Mg與β-Li兩相結構（圖片來源：百度百科）
EM科特Cube-Ⅱ掃(sao)描(miao)電鏡(jing)（SEM）可清晰、高效的(de)表征(zheng)鎂鋰合金斷口的(de)微(wei)觀形貌，為研究其斷裂機制提供了有效的(de)證(zheng)據。
圖三 鎂鋰合金的斷口形(xing)貌(mao)
如(ru)圖三所示，左圖為α-Mg相斷(duan)口形貌(mao)，右圖(tu)為β-Li相斷(duan)口形貌。α-Mg相上出現較大解理面，為脆性(xing)斷裂特征(zheng)；β-Li相上則出現(xian)大量韌窩，為塑形斷裂特(te)征。這(zhe)表明(ming)雙相鎂鋰合金在斷裂過程中，兩(liang)相的破(po)壞形式不同，β-Li相承(cheng)載更(geng)大的變形，而(er)α-Mg相(xiang)(xiang)則承載(zai)更大的(de)載(zai)荷(he)，兩相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)互協調(diao)，從而提高(gao)合金的(de)強(qiang)度與塑形，使鎂鋰合金擁(yong)有較(jiao)高(gao)的(de)綜合性能。
