摘要
镁及镁合金作为最轻的金属结构件，性能优异，发展前景广阔，但由于自身力学性能等原因，其发展受到一定的限制，因此有必要研究具有高强度的镁合金。近年来，学者们发现含有长周期堆垛有序结构(LPSO)相的稀土镁合金具有优异的力学性能，弥补了商用镁合金的不足，实际应用前景广阔。本文在以前研究基础上，设计并制备出含LPSO相的稀土镁合金，合金中Er/Zn的原子比为3/2，具体的化学组成为Mg-1Gd-0.75Er-0.5Zn-0.18Zr(at.%)。首先研究铸态、均匀化和T4处理后合金显微组织的变化情况。接着对均匀化处理后的合金进行热挤压，进一步研究挤压工艺对合金组织性能的影响规律。最后对挤压态合金进行退火处理，探究退火工艺对合金的组织性能的影响规律，总结出最佳的退火工艺。 本文用常规铸造法成功制备了Mg-1Gd-0.75Er-0.5Zn-0.18Zr(at.%)合金，发现铸态、均匀化以及T4处理后合金中都形成了LPSO结构相。500℃均匀化12h后，合金中沿晶界析出的块状LPSO相明显减少，在热处理过程中转化为层片状LPSO相。经过不同时间的固溶处理后，凝固时所形成的的共晶组织Mg3RE随着固溶时间的增加而减少，得出最佳固溶工艺为500℃×12h。 在热挤压后，合金中的LPSO相形貌发生了变化，在合金边缘靠近模具处，LPSO相主要是长纤维状的形貌，而在合金芯部主要是短纤维状和块状的形貌。合金内的LPSO相会发生扭折变形来适应宏观变形，随着挤压温度的升高，变形机制从扭折变形转变为滑移机制。总的来说，合金的动态再结晶程度随着挤压温度的升高而增大，动态再结晶机制为连续动态再结晶机制和PSN机制，再结晶在一定程度上能够弱化织构。300℃挤压后合金的力学性能最优，抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为340MPa、308MPa和4.64%。 退火后，变形机制的变化导致挤压态合金发生了不同程度的静态再结晶。未发生完全静态再结晶的合金中，LPSO相保持着挤压态的形貌，且再结晶程度随着挤压温度的升高而减弱。未发生静态再结晶区域的主要织构为{0001}lt;10(-1)0gt;//ED，当开始发生静态再结晶时，具有lt;2（-11)1gt;//ED的稀土织构在未发生静态再结晶区域择优生长。与挤压态合金相比，合金退火后强度明显降低，伸长率明显增加。400℃挤压、500℃退火1h后性能最佳，屈服强度为155MPa，伸长率为9.48%。
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