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本课题以Mg-Ca-Gd合金为基础,探讨稀土元素Gd对镁合金组织和力学性能的影响。通过真空熔炼工艺制备不同Ca含量和不同Gd含量的Mg-Ca-Gd合金,在确定最优的Ca含量基础上,细化Gd的含量,研究不同含量的Gd对铸态合金组织和力学性能的影响。在最优的合金配比基础上,运用固溶处理和时效处理手段对合金进行改性,探讨各自不同的参数对合金性能的影响。通过上述研究分析总结出力学性能最好的合金成分和最优化的热处理工艺。通过比较不同Ca含量对Mg-Ca-Gd合金组织和力学性能的影响,发现铸态Mg-0.8Ca-XGd合金的微观组织随着Gd含量的增加发生粗化,偏析增多,析出相增加。Mg-2Ca-XGd合金的微观组织随着Gd含量的增加,微观组织先细化后粗化。Mg-0.8Ca-XGd和Mg-2Ca-XGd合金的抗拉强度随着Gd含量的增加都是先增大后减少,Mg-2Ca-XGd合金抗拉强度要明显优于Mg-0.8Ca-XGd合金。综合分析认为,Mg-2Ca-XGd合金是相当较优的合金设计。对Gd的含量进行进一步的细化研究,发现铸态Mg-2Ca-XGd合金随着Gd含量的增加,晶粒细化,晶界由断续状变为连续状。在Gd含量为1.5%,晶粒的细化效果最为明显。在Gd含量大于1.5%后,偏析增多,析出相也大量增加。0.5%含量的Gd添加,使得合金的抗拉强度由81.2MPa上升为105.8MPa。随着Gd含量的增加,抗拉强度呈现先上升后下降的趋势。在Gd含量为2%时,达到最大,为117.9MPa。铸态Mg-2Ca-XGd合金的断口形貌表现为沿晶断裂变为穿晶断裂。进行不同参数的热处理工艺,研究发现,随着固溶处理时间的增加,合金组织中的析出相分别逐步溶入到基体内部形成过饱和固溶体,晶界由连续状变为断续状,再由断续状演变为颗粒状,最后全部消失。但是固溶时间过长会导致晶粒组织的粗大。铸态Mg-2Ca-2Gd在不同的固溶处理下的抗拉强度先变大后减少,在固溶处理时间为20h时达到最大值,分别为147.55Mpa,拉伸断口形貌以穿晶断裂为主。确定最佳的固溶处理工艺为560℃+20h。560℃+20h固溶处理后Mg-2Ca-2Gd合金进行不同温度的时效处理,随着时效温度的升高,组织中出现大量弥散分布的第二相,晶界增多和粗化,出现粗大的网状结构。在不同时效温度下的抗拉强度先增大后减少,在250℃时达到最大,分别为173.56Mpa,拉伸断口形貌表现为韧性断裂逐渐变为脆性断裂。确定最佳的时效处理工艺为20h+250℃。