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WE系镁合金由于其良好的高温力学性能与时效强化效果,在航空、航天等领域具有重要的应用前景。但目前国内关于WE系镁合金的研究较少,更是缺乏WE43镁合金在航空航天等工程领域中大型零部件的应用。因此,关于WE43镁合金组织、性能及热处理工艺的研究具有十分重要的工程应用价值。本文以Mg-4Y-2Nd-1Gd合金为研究对象,采用光学显微镜、差示扫描量热仪、X射线衍射仪、带能谱分析的扫描电子显微镜和透射电子显微镜等分析手段,通过硬度与室温高温拉伸试验,系统地研究了不同热处理工艺对此合金的显微组织、力学性能和断裂行为的影响,同时研究时效析出相结构、形态、尺寸和分布的演变过程与合金强化机制,重点讨论了析出相对合金力学性能与断裂行为的影响。研究结果表明:Mg-4Y-2Nd-1Gd合金铸态组织主要由α-Mg基体、共晶第二相Mg24Y5、少量的方块相组成;固溶态组织由α-Mg过饱和固溶体与方块相组成。合金峰值时效的强度随着时效温度的提高不断下降,而延伸率不断增加。综合考虑强度、塑性与工业应用,525℃×8h+225℃×16h为最优的热处理条件,此时合金屈服强度、抗拉强度、延伸率分别为:180MPa、297MPa、7.4%。合金析出相TEM分析结果表明:合金在时效温度为200℃的三个时效条件(8h、136h、512h)的主要析出相均为β′′与β′析出相。在225℃/16h时效后的主要析出相为分布均匀、致密的β′′与β′析出相;在250℃/12h时效后,合金中主要析出相为β1与β析出相。此外,200℃时效析出时晶界结构的演变包括同时进行的两个过程:晶界相的析出和晶界两侧无析出区的形成,两者尺寸均随着时效时间的延长增大。同时在时效后的合金中发现曲率较大的晶界附近有更宽的无析出区。分布均匀、致密的、呈薄板状分布的β′′与β′相是Mg-4Y-2Nd-1Gd合金最为理想的强化相。同时,析出相的密度、分布、与基体共格程度对此合金的强度影响最大。两个因素导致合金高温拉伸过程中随着拉伸温度的上升,强度急剧下降而延伸率不断提高:1、临界分切应力较低的非基面滑移被激活,同时也促进了晶界滑移;2、高温拉伸加速了β′→β1→β的转变。不同热处理状态的合金表现出不同的断裂方式。铸态、T4合金的断裂方式分别为准解理断裂与穿晶解理断裂。合金在200℃时效时,其SEM断口组织随着时效时间的延长而显示出越为明显的沿晶断裂特征。200℃/136h、200℃/512h、225℃/16h时效后的合金室温拉伸断裂方式为沿晶穿晶混合型断裂。结合析出相组态与断口组织分析,晶界结构与晶内析出相对晶粒内部的强化作用共同影响合金的断裂方式。在高温拉伸条件下,随着温度的不断上升,合金的断裂方式由脆性向韧性转变。拉伸温度200℃以下时合金随着拉伸温度提高表现出更为强烈的沿晶断裂特征,为沿晶穿晶混合型断裂;当拉伸温度上升至300℃时,合金为典型的韧窝型韧性断裂。