1.2 镁锂合金的研究历史与现状
1.2.1 镁锂合金的研究历史
Mg-Li合金研究历史可以追溯到20世纪初期德国学者Masing发现Mg和Li作用时的相结构转变。1934～1936年，美、德、英三国学者相继测定了Mg-Li二元相图。1954年，Freeth等人提出了完整精确的Mg-Li平衡相图。
从20世纪40年代起，美国Battle研究所、海军部、宇航局开始大规模合作研制Mg-Li合金，目标是开发出密度低、比强度高、比刚度高、成形性良好、各向异性不明显的超轻合金［29］。随后美国坦克指挥部与道化公司合作成功开发了LAZ933 Mg-Li合金，被用于制造M113装甲运兵车车体部件，并通过了道路行驶试验；而后陆军弹道导弹部门与Battle研究所合作研制出LA141 Mg-Li合金，被纳入航空材料标准AMS4386，在“Apollo”宇宙飞船的启动火箭Saturn-V中的计算机、电器仪表框架和外壳、防宇宙尘壁板等多处得到应用。20世纪80年代，美国开始尝试Mg-Li合金的制备新工艺及Mg-Li基复合材料的制备，并制备出Mg-Li/B4C复合材料［30，31］。
20世纪60年代中期至1990年，前苏联科学院开始研究镁锂合金，开发出了可焊接、可锻造的MA21、MA18等合金，并制出了强度与延性较好、组织稳定的镁锂合金零件。1983年苏联学者首先实现了MA21合金的超塑成形，1984年首创了激光快速凝固细化表层晶粒的新工艺，随后在这方面进行了较多的研究［32～35］，通过调整熔化区结构提高MA21 Mg-Li合金的硬度、强度，虽然其塑性有一定下降，但其常温抗蠕变性能得到改善，同时，其耐蚀性提高，磷化及氧化处理后的磷化层和氧化层性能得到改善。
1.2.2 镁锂合金的研究现状
日本一些大学、产业界充分利用美国、前苏联两国学者的工作成果，自20世纪80年代末开始，集中对二元镁锂合金及三元Mg-Li-RE（稀土元素）合金进行研究。在Mg-8Li-1Zn合金系中获得最大超塑伸长率840%，同时开发出Mg-36Li-5Zn、Mg-36Li-5Al等可浮在水面、密度仅为0.95g/cm3的超轻Mg-Li合金［36］。
20世纪80年代以来，人们着手探索通过其它途径来改善Mg-Li系合金性能的可能性，这些途径包括Mg-Li基复合材料、Mg-Li合金的快速凝固工艺、Mg-Li-RE系合金等方面。同时，人们并未放弃传统的提高合金性能的各种尝试，即常规元素添加、冷热加工、时效处理等方面。就常规方法而言，三元系及多元系镁锂合金依然是研究的重点。
随着要求宇航器件减重、兵器轻量化的发展，对超轻材料的要求更加迫切，美国、欧洲、俄罗斯、日本以及朝鲜等国对Mg-Li合金及Mg-Li基复合材料的研制越来越重视。目前，日本法库特、科贝尔克公司已开发出最轻的实用的含铅Mg-Li合金，该产品主要提供给便携式轻量器材制造领域使用。该产品样品已出售给NEC等日本大型电子器材厂家，已进入批量生产。
我国在镁锂合金的研究工作方面还处于起步阶段，自20世纪90年代起，才开始进行研究，主要的研究院校有东北大学、上海交通大学、中科院、中南大学、北京航空航天大学、哈尔滨工程大学等，开发了一些新的合金体系，如Mg-Li-Mn系、Mg-Li-Zn-Ca系、Mg-Li-Al-Zn系、Mg-Li-Al-Ce系等［37～40］。上海交通大学在镁锂基复合材料方面做了大量的工作并取得了一些研究成果［41］。我国学者虽对Mg-Li合金进行了一些基础性研究工作，开发出一些合金体系，但在Mg-Li合金的应用开发方面却仍处于空白。近几年国外的研究工作，主要集中在相组成和相结构的表征［42］、Mg-Li基复合材料的研究［43］、Mg-Li基合金的变形行为和变形机理［44～48］以及Mg-Li合金的超塑性［49］等方面。
表1.2和表1.3是典型Mg-Li合金的成分及性能［50］。从表中可以看出，随着Li含量的增大，合金的强度、密度降低，而塑性得到了很大的提高。
表1.2 典型Mg-Li合金的成分
表1.3 典型Mg-Li合金的力学性能
