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本文以Mg-9.91wt％Gd-2.95wt%Y-0.35wt%Zr(GW103K)合金作为研究对象,在实验室研究基础上将回收料尺寸放大,“小试”研究镁合金切屑固态回收技术,为进一步“中试”、工业化应用提供基础。通过切屑热压实制备回收坯料,在不同挤压温度和挤压比的条件下,挤压变形制备棒材、管材和型材。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度计和材料拉伸、压缩试验机等设备系统研究回收工艺、挤压形状与组织、力学性能之间的关系。 研究表明,对于大尺寸固态回收棒材样品,挤压温度400~500℃,挤压比5:1~25:1变形条件下,平均晶粒尺寸标准差百分比在6~13%范围变化。各样品不同区域组织分布状态接近,边缘比中心晶粒更细小致密,第二相数量更多、聚集程度更高。不同挤压工艺下,挤压态棒材显微硬度标准差百分比不超过2%。400℃下挤压可获得最佳的组织和力学性能均匀性,时效处理对于提高固态回收样品整体组织均匀性有利。 相同变形条件下,方管的组织和力学性能均匀性优于棒材和型材,平均晶粒尺寸标准差百分比为5%,时效前显微硬度标准差百分比为1.2%,时效后减小到1%以下。这与方管截面良好的对称性,且各区域厚度均匀有关,其挤压形状使其在挤压过程中不同部位受应力应变相近,挤压形状的对称性越好,不同区域厚度均匀性越好,挤压材组织、力学均匀性越好。 对比研究固态回收样品和参考样品,450℃、挤压比25:1条件下回收样品冶金结合良好,平均晶粒尺寸6μm左右,比同等变形条件下参考样品组织更细小。200℃,44 h小时时效处理后,表现出优良的室温力学性能(显微硬度121.93 HV,屈服强度325 MPa),均高于参考样品。压缩性能方面,回收样品和参考样品均表现出良好的拉压对称性,压缩与拉伸屈服强度比值在0.95~1之间。回收样品压缩拉压对称性略好,这与其丝织构强度较低、晶粒度更细小有关。 450℃、挤压比10:1条件下,固态回收棒材截面直径尺寸比为5:2,大、小尺寸样品平均晶粒尺寸分布为19.6μm和7.2μm,大尺寸样品第二相细小弥散度更高;T5态屈服强度、延伸率分别为273MPa、3.2%和326MPa、2.1%,抗拉强度大小相当,均在390MPa左右。组织与性能差异与小尺寸样品挤压过程中挤压热散失更快,进而促进动态再结晶和第二相聚集长大有关。