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镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减震性能好、抗电磁干扰屏障能力强以及易于机械加工等优点,在航空航天、电子和汽车制造等行业中具有广阔的应用前景。但是镁合金的强度和硬度低,抗磨损性能差。通过原位反应生成Mg2Si增强相制备的Mg2Si/Mg基合金大大改善了以上缺点。然而,原位自生的Mg2Si一般以汉字状或树枝状存在于镁合金基体中,大大影响了它的增强效果。本文在分析了Mg2Si增强相原位形成过程的基础上,研究了镁合金中Si含量对原位自生Mg2Si/Mg基合金组织结构的影响,并研究了稀土变质、固溶和时效处理、高低温熔体混合对合金中Mg2Si相的组织和形貌的影响,考察了制备的Mg2Si/Mg基合金的硬度和耐磨性能。研究结果表明: 利用原位反应制得了Mg2Si/Mg-Al合金,生成的Mg2Si相呈树枝状或汉字状分布于晶内和晶界处,随着Si含量的增加,树枝状Mg2Si逐渐长大变粗。 稀土Y和La的加入能够细化初生Mg2Si相,改善Mg2Si初生相与共晶相的形貌与分布,使初生Mg2Si棱角得到一定程度的圆整,抑制了Mg2Si共晶纤维结构的形成。La对合金中Mg2Si形貌的作用效果比Y好,La能完全变质初晶Mg2Si的形态,而Y变质不完全,Mg2Si仍为不规则的多边形状。当稀土Y或La含量达0.7%的时候,合金组织细化效果最好。 经固溶处理后,β-Mg17Al12相溶解到α-Mg基体中,块状和粗大棱状枝晶Mg2Si逐渐粒化,Mg2Si相的尺寸达到10-20μm。时效处理后,β-Mg17Al12相又重新在基体中析出,形态则由颗粒状、块状与胞状共存到向晶内蔓延的胞状组织,而Mg2Si的形貌和分布基本上不变。 高低温熔体混合制备的Mg2Si/Mg-Al合金中粗大的树枝状Mg2Si相得到明显的细化,Mg2Si相的形貌由树枝状变为不规则的多边形或颗粒状,其尺寸为10μm左右。 加入Si后,由于生成了高硬度的Mg2Si相,使合金的力学性能显著提高。稀土变质、热处理、高低温熔体混合处理改善了Mg2Si的形貌和分布,合金的性能都得到了不同程度的提高。