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随着环境污染和能源危机的愈演愈烈,结构材料的轻量化日益受到人们的重视。作为最轻的金属结构材料,镁锂合金拥有高的比强度、良好的机械加工性能、优越的电磁屏蔽性能等一系列的优点,在航空航天、汽车、电子信息等领域展现出巨大的应用前景。但是,由于镁锂合金强度很低、热稳定性以及耐蚀性较差等缺点限制其广泛的应用。而合金化是一种提高镁锂合金力学性能常用且有效的方式。本文采取对掺法通过向Mg-Li-Al合金加入Mg-20Sm中间合金,从而制备出具有不同Li含量的Mg-xLi-3Al-1.5Sm(x=5;7;9;11wt%)合金。随后,本文采用金相显微镜、扫描电镜(附带能谱仪)、X射线衍射仪等设备及单向拉伸力学性能试验研究了铸态、挤压态的Mg-xLi-3Al-1.5Sm合金及其固溶态Mg-7Li-3Al-1.5Sm合金的微观组织及其力学性能。得出主要结论如下:(1)在铸态Mg-xLi-3Al-1.5Sm合金中,随着Li含量增加,合金中α-Mg相不断地减少,而β-Li相却一直在增加。β-Li相的形貌由5wt%Li时的蠕虫状,到7wt%Li时细胞状,最终发展为9、11 wt%Li时的块状。合金中存在两种形式的第二相。其中大的为块状,为Al2Sm相;小的为颗粒状和棒状,分别为AlLi和Mg17Al12相。铸态Mg-5Li-3Al-1.5Sm合金主要由α-Mg、Mg17Al12、Al2Sm相组成;铸态Mg-7,9Li-3Al-1.5Sm合金主要由α-Mg、β-Li、AlLi、MgLi2Al、Mg17Al12、Al2Sm相组成;铸态Mg-11Li-3Al-1.5Sm合金则主要有β-Li、AlLi、MgLi2Al、Al2Sm相组成。(2)铸态Mg-xLi-3Al-1.5Sm合金的强度随着Li含量的增加单调递减,而延伸率却单调递增。当Li含量为5wt%时,合金具有最大的屈服强度和抗拉强度,分别为126.5MPa和164.8MPa;Li含量为11wt%时,合金具有最大的延伸率,延伸率为10.6%。(3)挤压态合金的组织比铸态明显细化,合金为5Li时的α-Mg相和合金为7、9Li时的β-Li相中发生了动态再结晶,生成很多细小的等轴晶粒。合金为7、9、11Li时,在垂直于挤压方向上,合金中的α-Mg相在剧烈的塑性变形作用下发生了“扭曲”,而β-Li则充当了α-Mg相与合金的基体的之间的缓冲相作用。在沿挤压方向上,α-Mg相和β-Li相都被拉长,呈长条状。此外,挤压合金中大的Al2Sm相在巨大的挤压力作用下被破碎。(4)挤压工艺并没有使合金产生新相。只是部分合金基体相组成发生了改变:挤压态11Li合金比铸态多了α-Mg相。其他合金物相组成不变。(5)合金挤压过后力学性能有了明显地提升。Li含量对挤压态合金力学性能的影响规律与铸态相同。Mg-5Li-3Al-1.5Sm合金具有最高的屈服强度、抗拉强度,其屈服强度、抗拉强度分别为224.5MPa和257.3MPa,延伸率为19.6%。Mg-11Li-3Al-1.5Sm合金具有最大的延伸率,延伸率为34.2%,其屈服强度和抗拉强度则为184.3MPa和206.1MPa。(6)在固溶态Mg-7Li-3Al-1.5Sm合金中,由于其部分Li元素固溶进了合金基体,使得合金中α-Mg相增加,β-Li相减少。合金中α-Mg相的边缘与铸态相比也变得更圆润,从而减轻了对合金基体的割裂作用。固溶态合金的屈服强度、抗拉强度分别为127.8MPa和175.1MPa,延伸率为10.2%,比铸态分别提高了12.2%、12.5%和29.1%。