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镁合金具有密度小、比强度高、比刚度大、抗碰撞能力强、易于回收利用等诸多突出优点,因此在航空航天、汽车、光学仪器等领域具有极重要的应用价值与应用前景。但是,多数工业镁合金强度都较低,当温度升高时强度还会大大降低。因此本文中提出利用机械球磨技术向固溶强化型AZ31镁合金中引入轻质、高强、高热稳定性的金属Ti弥散强化相质点,突破熔炼法不能制备这类镁基材料的局限,以粉末冶金与塑性变形相结合的技术途径,制备出超细Ti弥散相强化型细晶AZ31镁合金材料,创立一种新型的低成本、轻质高强耐热镁合金材料体系。其基本过程是:首先通过机械球磨的方法制备了超细Ti弥散强化纳米晶AZ31镁合金粉末,再经过真空热压以及挤压的方法完成塑性固结致密化,得到Ti弥散强化细晶AZ31镁合金棒材。研究了机械球磨制备纳米晶AZ31 Mg-Ti合金粉末过程中球磨工艺对组织演变的影响。确定了机械球磨过程中基体晶粒尺寸的变化规律,Ti相的尺寸与分布的变化规律以及合金粉末在机械球磨过程中粉末形貌与尺寸的变化规律。经过110h球磨,得到了含Ti量分别为9wt.%,18wt.%以及27wt.%且晶粒尺寸为108nm,86nm和66nm的Ti弥散分布的纳米晶AZ31镁合金粉末,并且球磨后Ti在镁合金中的固溶度分别为0.22 at.%,0.72 at.%以及1.27 at.%。。利用黄培云双对数压制方程通过线性拟合的方法研究了不同球磨时间以及不同AZ31 Mg-Ti合金粉末的压制特性。通过冷压实验可以得出机械球磨法是一种细化晶粒,增强第二相粒子弥散强化作用,提高材料机械性能的有效方法。Ti的加入可以显著改善AZ31镁合金的室温和高温压缩性能,Ti弥散强化AZ31镁合金冷压坯室温屈服强度达到293MPa,在300℃时的屈服强度在60MPa以上。研究了Ti弥散强化AZ31镁合金冷压坯的组织热稳定性,退火过程中Ti弥散强化AZ31镁合金晶粒长大规律符合长大动力学方程:Dn-D0n=kt。含Ti量为9wt.%,18wt.%,27wt.%的Ti弥散强化AZ31镁合金晶粒长大指数n分别为6,7,8,晶粒长大激活能分别为107k J/mol,120k J/mol和147k J/mol。通过真空热压和挤压的方法制备了晶粒尺寸在800nm左右的Ti弥散强化超细晶AZ31镁合金棒材。通过室温力学性能测试可知,含Ti量9wt.%,18wt.%以及27wt.%的AZ31镁合金拉伸屈服强度分别为194MPa,214MPa和244MPa,伸长率分别为12.17%,12.66%以及11.88%;压缩屈服强度在249MPa以上,其中含Ti量27wt.%的挤压材料屈服强度达到了337MPa,抗压强度达到了524MPa。研究了挤压后镁合金棒材的高温力学性能,在300℃时不同Ti含量的Ti弥散强化AZ31镁合金的拉伸屈服强度在60MPa以上,是工业AZ31镁合金的2倍,其中含Ti量在27wt.%的AZ31镁合金其屈服强度达到了78MPa,为工业镁合金的2.5倍,而且在300℃时含Ti量9wt.%,18wt.%以及27wt.%的AZ31镁合金的伸长率分别为12.62%,13.34%以及12.39%,高温拉伸性能得到了显著地改善。高温压缩实验表明,不同Ti含量的Ti弥散强化AZ31镁合金的屈服强度都在60MPa以上,并且Ti弥散强化AZ31镁合金的屈服强度还会随着Ti含量的增加而不断增大。