Mg-Li合金高性能研究进展

梁　茜（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广州　510530）



Mg-Li合金高性能研究进展

梁茜
（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广州510530）

摘要：目前关于镁锂合金高性能研究主要通过合金化、新成形工艺以及复合材料来提高Mg-Li合金的强度和稳定性，相关研究人员需充分利用该材料体系的特点和现有的研究成果，并针对性地开展工作，把重点放在基础的熔炼技术、开发新的加工工艺和设备上，研发出高性能的新材料。

关键词：镁锂合金； 强度； 稳定性

0　前言

在低密度的合金领域中，镁合金占有着重要的地位。轻质性，功能性，应用性，是目前对新型材料提出的三大特点和要求。Mg-Li合金作为密度最低的金属结构材料，称超轻合金，是一类具有巨大发展潜力的材料，然而，Mg-Li合金由于其强度低、抗腐性和热稳定性差，也成为影响Mg-Li合金应用的主要瓶颈。

1　高强镁锂合金

高强超轻的镁锂系合金的开发是镁合金研究的热点之一。从20世纪40年代起，美国开始大规模合作研制Mg-Li合金，并前后成功开发了LAZ933 合金和LAl41合金，且这两种材料分别被用于制造军用装甲车和航空部件。近些年来，为获得高绝对强度、高比强度的镁锂合金，不少研究者从材料的成分设计和制备镁锂基复合材料等角度出发，取得了一定的研究成果。

1.1合金化高强镁锂合金

在镁锂合金中加入一些合金元素，是提高合金强度的一种方法，如表1所示，为部分近年来镁锂合金在合金化方面研究的力学性能数据。

表1　相关合金化的镁锂合金力学性能（*表示拉伸强度）

在Mg-Li合金中加入其他合金元素，一方面可以通过固溶强化和时效处理在基体内形成弥散析出的强化相来提高强度；另一方面，加入的合金元素与基体元素形成金属间化合物，提高Mg-Li基合金的蠕变抗力。

1.2镁锂基复合材料

从20世纪80年代中期人们开始Mg-Li基复合材料的研究。目前已发表的文章来看，Mg-Li基复合材料达到的比强度、抗拉强度在镁锂合金体系中是最高的，如表2所示，为部分近年来镁锂合金在复合材料方面研究的力学性能数据。

表2　镁锂基复合材料力学性能（* 表示压缩强度）

目前镁锂合金研究已取得了一定的进展，在未来的发展方向上也主要是以目前的这些研究方法为基础，进一步使方法更加成熟、稳定，同时采用多元化方法，综合提高材料性能。所以将来的应用方向可能是，采用多元素合金化的基体合金、合适的成形工艺来制备性能优异的复合材料。

2　高稳定镁锂合金

镁锂合金的稳定性较差，所以在制备高性能镁锂合金时，如何提高其稳定性是需要考虑的一个方面。目前许多研究表明，在通过多元合金化的方法，可提高镁锂合金强度，但是塑性会降低，尤其是性能的稳定性变差，在较高的温度甚至室温下易出现“过时效”现象。

在提高镁锂合金强度的稳定性研究中，不少研究者发现稀土在改善材料力学性能稳定性方面能起到积极的作用。Tanno等对Mg-8%Li中添加稀土元素之后的性质进行了研究，结果发现与其它强化元素不同，添加稀土元素不会产生过时效，这表明稀土元素能够提高Mg-Li合金的热稳定性，并能通过时效处理获得高温下的强度，但塑性仍有降低。刘滨研究Ce对Mg-Li-Al合金强度的影响，发现合金加入Ce后耐热性得到改善。Wang T还重点研究了Ce对Mg-Li-Al系合金时效硬化的影响，研究表明Ce加入到Mg-8.5Li-3Al合金后，起到了抑制时效硬化相MgLi2A1和时效软化相A1Li相生成的作用。除了稀土能提高合金性能稳定性，近年来研究结果表明，通过陶瓷纤维及颗粒复合强化制备的镁锂复合材料，在提高材料强度的同时，也可改善其组织及性能的稳定性。

3　前景展望

纵观Mg-Li合金的研究历史，国外对镁锂合金的研究较多，而相对来说，国内的研究少得多。从目前的研究成果来看，Mg-Li合金技术上还存在熔炼成本较高、性能稳定性差等问题，大大限制了Mg-Li合金的应用。因此，需充分利用该材料体系的特点和现有的研究成果，并针对性地开展工作，把重点放在基础的熔炼技术，还有开发新的加工工艺和设备，研发出高性能的新材料。

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