Cu添加对Mg-10Li-3Al合金硬度提升与组织变化的研究

本文探讨了Cu对Mg-10Li-3Al合金微观结构及硬度的影响，由李吉庆、刘洋等人合作完成，研究基于哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院，他们得到了来自高等学校博士学科点专项科研基金的资助（20092304120020）。研究团队主要成员包括李吉庆，博士研究生，专注于超轻合金的制备及性能表征，以及巫瑞智教授，专注于超轻合金研究。 在实验过程中，作者使用了氩气保护下的真空熔炼技术来制备Mg-10Li-3Al-（0，1）Cu合金。通过光学金相显微镜、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量 dispersive X射线光谱（EDS）等多种分析手段，深入解析了Cu元素加入对合金微观结构的变化。研究发现，Mg-10Li-3Al合金的初始结构包含α相、β相和Li2MgAl相。然而，随着1% Cu的添加，合金中观察到了晶界处AlCuMg相的生成，同时晶粒内部的Li2MgAl相含量减少，α相消失，这表明Cu促进了相变并导致了晶粒细化。 这一变化对硬度产生了显著影响，含Cu合金的硬度相比无Cu合金提高了19.61%。这种硬度提升可以归因于两个主要机制：一是Cu导致的晶粒细化，细化的晶粒能够提供更多的位错障碍，从而增强金属的强度；二是AlCuMg相的析出强化，这种新相的析出增加了材料的抗拉强度和硬度。 这篇首发论文提供了关于Cu如何通过改变Mg-10Li-3Al合金的微观结构进而影响其力学性能的关键见解，对于理解合金设计和优化具有重要意义，对于轻质合金材料的研究者和工程师来说，这些发现无疑具有实用价值。