累积叠轧Mg-9Li-1Al/2A12复合板材的组织与性能
摘要
镁锂（Mg-Li）合金是目前世界上最轻的金属结构材料，其密度低、比强度高、阻尼
性能和电磁屏蔽性能优异，是理想的轻量化材料，但镁锂合金较低的绝对强度限制了其
在部分领域中的应用。2XXX系铝合金是另一类重要的轻质材料，其密度低、强度高且
加工性能良好，常被用于航空航天等领域。通过复合轧制与累积叠轧（ARB）工艺，充
分结合两种合金各自的优点，制备出超轻高强的累积叠轧Mg-9Li-1Al/2A12多层复合板
材，具有一定理论研究意义与工程应用价值。
本文以Mg-9Li-1Al合金与2A12铝合金作为多层复合板材原材料，通过对轧制温度
与轧制压下量的控制，探究出合适的轧制工艺制备复合板材，然后采用此工艺进行累积
叠轧，并分析各道次ARB复合板材的组织性能演变，最后在此基础上，进一步探究时
效处理对ARB复合板材组织性能的影响。
当轧制温度为400℃，压下量为50%时，轧制复合的效果最好，两种合金板材能达
到协同变形，且制备的复合板材抗拉强度为282MPa，延伸率为22%，其力学性能介于
两种合金板材之间（179MPa~352MPa，14%~24%），整体结合了两种板材的力学性能
特点，拥有一定强度的同时，保持了良好的延伸率，为后续累积叠轧提供了性能准备。
采用所探究的工艺对复合板材进行累积叠轧，随着ARB道次的增加，镁锂合金中
的两相晶粒逐渐细化，在ARB5时晶粒细化达到极限，?-Mg相和?-Li相的平均晶粒尺
寸分别为12.11μm和2.56μm，且?-Li相内部由于高应变逐渐诱导生成?-Mg相，打破
了?-Li相的连续性；2A12铝合金在ARB过程中的硬脆第二相的尺寸逐渐减小，亚微米
级与纳米级第二相数量逐渐增加；复合板材结合面两侧在ARB过程中逐渐形成Mg17Al12
和AlMg的扩散层；随着ARB道次的增加，复合板材的界面结合强度、比强度和抗拉
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强度逐渐增加，ARB6时的界面结合强度为28.7MPa，比强度为163N·m/g，抗拉强度
达到了359MPa，与预轧态镁锂合金相比抗拉强度提升了156.4%；复合板材的延伸率随
着ARB的进行逐渐降低，ARB6时延伸率为14.3%，与预轧固溶态的2A12铝合金相比
提升了16.3%；同时，复合板材的硬度在ARB工艺下有所提升，镁锂合金硬度在ARB5
时达到峰值72.8HV，2A12铝合金硬度在ARB6时为最大值117.4HV，相对于初始板
材，两种合金硬度分别提升了47.7%和59.9%。
为探究时效处理对ARB复合板材组织性能的影响，对ARB5复合板材在200℃下
哈尔滨工程大学硕士学位论文
进行时效，时效时间为3h时，复合板材的综合性能最好。复合板材的界面结合强度与
抗拉强度在时效3h时达到峰值，分别为30.4MPa与375MPa，与时效前相比，分别提
升了8.2%和8.7%。随着时效时间的延长，复合板材延伸率缓慢升高到20.3%，与时效
前相比提升了23%，镁锂合金的硬度降低到了55.2HV，时效3h时2A12铝合金硬度达
到峰值127.7HV，与时效前相比提升了11.3%。
关键词：镁锂合金；2A12铝合金；累积叠轧；复合板材；组织性能
累积叠轧Mg-9Li-1Al/2A12复合板材的组织与性能
Abstract
Magnesium-lithium(Mg-Li)alloyiscurrentlythelightestmetalstructuralmaterial,which
haslowdensity,highspecificstrength,excellentdampingpropertiesandelectromagnetic
shieldingproperties.Mg-Lialloyisanideallightweightmaterial,butitsstrengthislow,which
li