探究镁-锂系合金的特点与应用

Li的密度只有0.53g/cm³，Mg-Li合金系被称为超轻镁合金。Mg-Li合金属于共晶系，平衡结晶时在588℃发生共晶反应：L→α+β。其中α和β相分别是以Mg和Li为基的固溶体，β相为体心立方结构，其塑性高于α相，具有较好的冷成形性。在共晶温度下，α相的溶解度极限是w（Li）=5.7%，温度下降，溶解度基本不变。Li质量分数超过5.7%以后，由于组织中出现性质较软的β相，合金的强度反而下降，塑性则急剧提高；w（Li）＞10%时，合金为单相β组织，其强度较低，但在常温和低温时的塑性远远超过普通镁合金，容易加工，铸造的Mg-Li合金在室温下就可加工成形，允许变形量达50%～60%。Mg-Li合金的缺口敏感性小，焊接容易。但由于Li原子尺寸小，原子扩散能力强，因而耐热性很差，在稍高温度（50～70℃）下，二元合金就变得不稳定并过时效，导致在较低载荷下发生过度蠕变，故只适合在常温下工作。加入其他合金元素可在一定程度上提高Mg-Li合金的热稳定性。Mg-Li合金现在已应用在装甲板、航空和宇航的零部件上。

工业Mg-Li合金分为三类，即α、（α+β）和β型合金。为提高合金的强度，除Li外尚需添加其他合金元素，如Al、Zn、Mn、Cd和Ce等，见表2-25。Mg-Li合金的缺点是化学活性很高，Li极易与空气中的氧、氢、氮结合成稳定性很高的化合物，因此熔炼和铸造必须在惰性气氛中进行，采用普通熔剂保护方法很难得到优质铸锭。此外，Mg-Li合金的耐蚀性低于一般镁合金，应力腐蚀倾向严重。

表2-25 Mg-Li合金中的其他合金元素(www.xing528.com)