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镁合金密度小,比强度高,消震性好,具有电磁屏蔽性能而受到人们的重视,但镁合金牌号少,新型合金开发是国内外镁合金研究的重要方面。Zn是除Al以外十分有效的合金化元素,能产生时效强化和固溶强化双重作用,Mg-Zn基镁合金开发是目前国内外镁合金开发的重要途径之一。因此,研究Mg-Zn基镁合金凝固过程中的凝固收缩行为进而深入了解其热裂行为和机理,就可为新型合金开发及其凝固特性评价与工艺制定提供理论指导。本文设计研究了Mg-Zn基镁合金中Zn含量以及第三组元Zr、Mn、Cu和Y对热裂倾向性的影响规律。通过对其凝固过程中的受阻收缩应力和自由线收缩位移随温度变化的情况进行精确的测定,得出每种成分合金凝固热收缩过程中的时间-温度、应力曲线和时间-温度、位移曲线,对数据进行分析并结合了最后凝固部分金相显微组织观察、热裂断口的SEM扫描形貌观察和EPMA成分分析。研究结果表明,(1)受阻凝固收缩过程中的应力迅速集中系数k及其出现的固相率区间、自由线收缩过程中的最大线收缩速率可以表征合金的热裂倾向性。并由此得出纯Mg的热裂倾向性大于纯Al。(2)对于Mg-Zn系合金,随着Zn含量的提高,热裂倾向性逐渐降低；但Mg-10Zn具有冷裂倾向性。(3)对于Mg-Zn-Cu系合金,Mg-2Zn-1Cu的热裂倾向性显著高于Mg-2Zn-3Cu,且呈热脆性断裂；Mg-6Zn-xCu和Mg-10Zn-xCu的热裂倾向性都很低,且都随着Cu含量的增加而进一步降低。(4)对于Mg-Zn-Zr系合金,Zr元素的加入细化了晶粒并降低了Mg-Zn合金的热裂倾向性。随着Zr元素的增加,合金的热裂倾向性进一步降低。但Mg-0Zn-0.1Zr和Mg-10Zn-0.5Zr均表现出冷裂倾向性。(5)对于Mg-Zn-Mn系合金,Mg-2Zn-xMn热裂倾向性很高,其中Mg-2Zn-1Mn热裂倾向性最大。当Zn含量增加到6%时,含0.4%Mn合金的热裂倾向性较大,而含1%Mn合金的冷裂倾向性较大。当Zn含量增加到10%时,含0.4%Mn合金有冷裂倾向,含1%Mn合金的热裂倾向性和冷裂倾向性都很低,综合性能良好。(6)对于Mg-Y系合金,随着Y含量的增加,热裂倾向性呈现出“λ”型曲线增长趋势,但Mg-2Y表现出冷裂倾向。对于Mg-1Y合金,Zn元素的加入降低了其热裂倾向性,且随着Zn含量的增加热裂倾向性逐渐降低。(7)在枝晶分离阶段由低熔点相最后凝固而形成的液膜覆盖在热裂断口表面,且液膜厚度随着Zn、Mn含量的增加而变厚。热裂断口边缘处液膜撕裂和晶间搭接的“桥”的程度明显高于中心处,而中心处溶质富集程度又高于热裂断口边缘,表明凝固过程中溶质再分配形成了成分过冷区,破坏了固液界面的稳定性,形成了区域分布的撕裂的液膜和晶间的“桥接”且热裂纹从边缘向中心扩展。如果此时固相骨架成熟且剩余液相能够通过枝晶间隙进行充分补缩,萌生的热裂纹的扩展便会被抑制甚至重新愈合。