镁锂合金的力学性能与微观组织间的关系

随着时代的进步与社会的发展，诸多领域对轻量化材料和器件的需要越来越紧迫。研究表明：汽车质量每减轻10%，油耗率可降低6-8%；火箭质量每减轻1kg，成本可降低22000美元。因此，轻量化材料不仅可以减轻当代社会所面临的能源压力，更有助于中国汽车及航天航空等领域的转型升级，对中国经济的发展有着重要的作用。
图1 材料在汽车及航天航空领域的应用（图片来源：百科）
镁锂合金作为轻的结构金属材料，密度只有1.30—1.65g/cm3，被称为“超轻合金”。另外，镁锂合金还具有比轻度比刚度高、加工性能好、电磁屏蔽性能优良等优点，在事、航空航天、汽车、3c等领域具有广泛的应用前景。然而，由于其具有强度低等不足，严重限制了镁锂合金的应用。想要提高镁锂合金的力学性能，必须对其断裂机制有透彻的了解，从而才可对症下药，寻到强化镁锂合金的方法。
应用em科特台式扫描电镜可有效观测到镁锂合金的微观结构形态。本次实验材料为铸态mg-8li合金，该合金由α-mg+β-li两相组成。α-mg为密排六方结构，塑形较差，在室温下，仅基面（0001）面滑移可启动；β-li为体心立方结构，塑形较好。在静载拉伸过程中，欲透彻了解其断裂机制，需利用扫描电镜观察其断口微观形貌。
图二 α-mg与β-li两相结构（图片来源：百科）
em科特cube-ⅱ扫描电镜（sem）可清晰、高效的表征镁锂合金断口的微观形貌，为研究其断裂机制提供了有效的证据。
图三镁锂合金的断口形貌
如图三所示，左图为α-mg相断口形貌，右图为β-li相断口形貌。α-mg相上出现较大解理面，为脆性断裂特征；β-li相上则出现大量韧窝，为塑形断裂特征。这表明双相镁锂合金在断裂过程中，两相的破坏形式不同，β-li相承载更大的变形，而α-mg相则承载更大的载荷，两相相互协调，从而提高合金的强度与塑形，使镁锂合金拥有较高的综合性能。