采用臺式掃描電鏡揭示鎂鋰合金的力學性能與微觀組織間的關系

中科院沈陽金屬所老師采用臺式掃描電鏡揭示鎂鋰合金的力學性能與微觀組織間的關系

     隨著時代的進步與社會的發展，諸多領域對輕量化材料和器件的需要越來越緊迫。研究表明：汽車質量每減輕10%，油耗率可降低6-8%；火箭質量每減輕1kg，成本可降低22000美元。因此，輕量化材料不僅可以減輕當代社會所面臨的能源壓力，更有助于中國汽車及航天航空等領域的轉型升級，對中國經濟的發展有著重要的作用。

圖1 材料在汽車及航天航空領域的應用（圖源網絡）

      鎂鋰合金作為世界上zui輕的結構金屬材料，密度只有1.30—1.65g/cm3，被稱為“超輕合金”。另外，鎂鋰合金還具有比輕度比剛度高、加工性能好、電磁屏蔽性能優良等優點，在軍事、航空航天、汽車、3C等領域具有廣泛的應用前景。然而，由于其具有絕對強度低等不足，嚴重限制了鎂鋰合金的應用。想要提高鎂鋰合金的力學性能，必須對其斷裂機制有透徹的了解，從而才可對癥下藥，尋到強化鎂鋰合金*的方法。

     應用EM科特臺式掃描電鏡可有效觀測到鎂鋰合金的微觀結構形態。本次實驗材料為鑄態Mg-8Li合金，該合金由α-Mg+β-Li兩相組成。α-Mg為密排六方結構，塑形較差，在室溫下，僅基面（0001）面滑移可啟動；β-Li為體心立方結構，塑形較好。在靜載拉伸過程中，欲透徹了解其斷裂機制，需利用掃描電鏡觀察其斷口微觀形貌。

圖二α-Mg與β-Li兩相結構（圖源網絡）

            EM科特Cube-Ⅱ掃描電鏡（SEM）可清晰、高效的表征鎂鋰合金斷口的微觀形貌，為研究其斷裂機制提供了有效的證據。

圖三 鎂鋰合金的斷口形貌

     如圖三所示，左圖為α-Mg相斷口形貌，右圖為β-Li相斷口形貌。α-Mg相上出現較大解理面，為脆性斷裂特征；β-Li相上則出現大量韌窩，為塑形斷裂特征。這表明雙相鎂鋰合金在斷裂過程中，兩相的破壞形式不同，β-Li相承載更大的變形，而α-Mg相則承載更大的載荷，兩相相互協調，從而提高合金的強度與塑形，使鎂鋰合金擁有較高的綜合性能。