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本文选取了几种典型的铸造Mg-RE合金为研究对象,采用砂型铸造工艺,系统研究了铸造工艺、合金元素的种类和含量对微观组织、时效硬化行为、室温及高温力学性能的影响。获得的主要研究结果如下:选择Mg-5Gd-4Y-0.5Zr(mass%)镁合金,制备标准单铸拉力棒,研究Zn或者Nd元素对其微观组织和力学性能的影响。Zn或者Nd元素可以明显改变铸态Mg-5Gd-4Y-Zr合金的晶粒尺寸和第二相的种类、形貌、数量,进而提升其室温拉伸力学性能。对Mg-5Gd-4Y-0.5Zr、Mg-5Gd-4Y-0.5Zn-0.5Zr和Mg-5Gd-4Y-0.8Nd-0.5Zr三种合金的固溶处理工艺进行优化,发现Mg-5Gd-4Y-0.8Nd-0.5Zr合金在二级固溶处理条件时会发生铸件表皮附近晶粒异常长大的现象,该现象可以通过改为单级固溶消除;三种合金优化后的热处理工艺为500℃×6h、500℃×6h、500℃×2h。此外,Zn或者Nd元素还可以显著提升Mg-5Gd-4Y-Zr合金的时效硬化响应能力以及合金峰值时效态的室温和高温强度,其中Mg-5Gd-4Y-0.8Nd-Zr合金的室温和250℃下的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别可以达到303MPa、215MPa、1.2%和283MPa、200MPa、7.2%。选取Mg-5Gd-4Y-0.5Zr、Mg-6Gd-3Y-0.5Zr和Mg-7Gd-4Y-0.5Zr三种中等稀土含量镁合金,制备标准单铸拉力棒,研究稀土元素对其微观组织和力学性能的影响。三种合金的第二相组成均为岛状不连续分布的Mg24(Gd,Y)5相和白亮的方块相Mg5(Gd,Y)。稀土元素Gd、Y含量变化,Mg-6Gd-3Y-0.5Zr和Mg-7Gd-4Y-0.5Zr合金的第二相含量增加、晶粒尺寸减小。三种合金中Mg-7Gd-4Y-0.5Zr合金第二相最多,晶粒尺寸最小。500℃×6h固溶处理后合金的Mg24(Gd,Y)5相几乎完全消失,而Mg5(Gd,Y)相仍然存在。三种合金中Mg-5Gd-4Y-0.5Zr合金的伸长率相对较高,但其强度不足;Mg-7Gd-4Y-0.5Zr合金的强度很高,但塑性很差;Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金的强度和伸长率都很高。因此三种合金中Mg-6Gd-3Y-0.5Zr镁合金的综合力学性能最好,其T6态室温和250℃下的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为237MPa、162MPa、12.1%和208MPa、146MPa、13.5%。选取铸造镁合金ZM6,分别采用重力砂型铸造和离心砂型铸造两种方式制备圆环件。重力砂型铸造圆环件沿径向均匀分布着等轴晶,沿径向的力学性能没有明显差异。离心砂型铸造圆环件较重力砂型铸造圆环件同一圈层的晶粒尺寸小,沿径向的晶粒尺寸大小不均匀分布,在距离外表面约5mm位置处有一细晶粒圈层,同时沿径向的力学性能有明显差异,在距离外表面3-6mm的圈层是室温拉伸力学性能的最优圈层,这与细晶粒圈层相吻合。ZM6合金较为恰当的离心铸造条件为熔液浇入模具30s后启动离心机。