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镁合金作为结构材料具有其它材料无法比拟的优越性,并在汽车工业、IT产业和航空航天等行业中得到广泛应用。采用电磁搅拌法与合金化相结合制备高性能镁合金是今后工业化的重要发展方向。本文设计并制造了一台温度可调、旋转磁场分布和磁场强度可变且有气氛保护的旋转永磁体电磁搅拌装置。用此装置研究了等温条件下非枝晶组织AZ91D的形成过程,结果表明初生相经历了细小枝晶—玫瑰状晶—球状晶的完整演化过程。对不同工艺参数对AZ91D非枝晶组织影响的研究表明:磁感应桶旋转速率增加使得初生晶球化和细化;旋转方向的改变对组织无明显影响;较低的等温温度下初生晶更接近球形,但易发生合并长大。对比了不同搅拌工艺下的凝固铸锭的组织和力学性能,结果表明:570℃等温单向搅拌10min并以最大冷却速度凝固后的合金具有较优的组织,其在室温下抗拉强度有小幅度提高,高温下(180℃)没有明显提高,硬度基本不变。系统地研究了不同含量Ce、La、富Ce混合稀土和Sb合金化对AZ91D组织和力学性能影响,发现合金化后的AZ91D组织细化,不同温度(20℃, 150℃和180℃)时的抗拉强度优于未合金化的,且添加1wt.%的Ce、La和富Ce混合稀土以及0.5wt.%Sb的合金在相应合金中力学性能最高。用优化的电磁搅拌工艺对这几种性能较优合金进行了电磁搅拌,液淬取样组织分析结果表明:搅拌使稀土元素合金化的合金中的稀土化合物相以较为光滑的短棒状存在于初生晶内部,其不同于未经搅拌的合金中的粗大针状聚集于晶界处;Mg3Sb2的异质形核核心作用使得Sb合金化后的合金半固态组织中初生相细化。搅拌凝固的合金在不同温度的抗拉强度和延伸率稍有提高,硬度基本不变。用正交试验法对Ce、La和Sb三元复合合金化的AZ91D进行优化,结果表明含0.5 wt.%Sb、0.8 wt.%La和0.4 wt.%Ce的合金组织细化,且不同温度下的力学性能最优。电磁搅拌使得优化后的合金中化合物相得到了较为理想的分布,凝固后在不同温度的抗拉强度和断后伸长率比搅拌前有所提高。