1、鎂合金由于具有密度小，比強度和比剛度高及利于回收等優(yōu)點在航空、航天和汽車工業(yè)中有著廣闊的應用前景。然而，其相對較低的絕對強度和差的耐熱性能限制了鎂合金的發(fā)展。在純鎂中加入特定含量的稀土元素和鋅元素后會形成一種新型的強化相，即長周期堆垛有序相(LPSO相)。該相能夠顯著地提高鎂合金的絕對強度，并且使鎂合金具有良好的耐熱性能。
　　本文利用傳統(tǒng)的鑄造方法制備了含富釔和鋅元素的LPSO結構增強的高性能鎂合金。鑄態(tài) Mg-XRY(X=6,

2、9)-4Zn合金是由塊狀的LPSO相、LPSO精細條紋、網狀的Mg3Zn3Y2共晶相和少量的Mg24Y5相及含LPSO精細條紋的鎂基體5相構成。其中塊狀的LPSO相和LPSO精細條紋均為6H’類型的長周期堆垛有序結構。隨著RY元素含量的增多，鑄態(tài)Mg-XRY(X=6,9)-4Zn合金中塊狀的LPSO強化相的體積分數從10％增加到24%，而影響合金力學性能的Mg3Zn3Y2共晶相的數量逐漸減小，另外合金的枝晶壁間距從60?m減小到42?m

3、。LPSO相可以有效地細化鎂基體。塊狀的LPSO相和含LPSO精細條紋的鎂基體在室溫及250℃時都具有非常大的硬度。并且隨著溫度的升高，其硬度下降得十分緩慢。鑄態(tài) Mg-XRY(X=6,9)-4Zn合金表現出了優(yōu)良的力學性能及耐熱性能。并且隨著RY元素含量的增多，鑄態(tài)Mg-XRY(X=6,9)-4Zn合金的屈服強度、抗拉強度及延伸率都有明顯的提升。塊狀的LPSO相和LPSO精細條紋對鑄態(tài)Mg-XRY(X=6,9)-4Zn合金有很好的強化

4、作用。鑄態(tài)Mg-9RY-4Zn合金與鑄態(tài)Mg-6RY-4Zn合金相比，塊狀的LPSO相體積分數增加，Mg3Zn3Y2共晶相數量減少，枝晶壁間距逐漸減小，因而其力學性能優(yōu)于后者。
　　為了提高鑄態(tài) Mg-XRY(X=6,9)-4Zn合金的力學性能，對其進行了擠壓加工。擠壓態(tài)Mg-XRY(X=6,9)-4Zn合金是由條帶狀的LPSO相、動態(tài)再結晶內部的LPSO精細條紋、碎裂的Mg3Zn3Y2共晶相、少量的Mg24Y5相和含LPSO精細

5、條紋的動態(tài)再結晶鎂基體構成。其中，條帶狀的LPSO相和動態(tài)再結晶內部的LPSO精細條紋均是14H類型的LPSO結構。隨著 RY元素含量的增多，擠壓態(tài) Mg-XRY(X=6,9)-4Zn合金中條帶狀的LPSO強化相的體積分數從10%增加到22%，而動態(tài)再結晶的晶粒尺寸從12?m減小到10?m。條帶狀的LPSO相有助于細小的動態(tài)再結晶的晶粒的形成。經過擠壓變形，條帶狀的LPSO相和含LPSO精細條紋的動態(tài)再結晶的硬度都得到了明顯的增加。擠壓

6、態(tài)Mg-XRY(X=6,9)-4Zn合金表現出了優(yōu)良的拉伸性能及良好的耐熱性能。并且隨著RY元素含量增加，擠壓態(tài) Mg-XRY(X=6,9)-4Zn合金的屈服強度、抗拉強度及延伸率都得到了明顯的增高。條帶狀的LPSO相和含LPSO精細條紋的細小的動態(tài)再結晶對合金的力學性能起到了重要的強化作用。
　　擠壓態(tài)Mg-XRY(X=6,9)-4Zn合金都表現出明顯的時效硬化特征。經過220℃長時間的時效，合金中的LPSO相的形狀、尺寸、體積

7、分數、類型等均沒有發(fā)生改變，合金中的動態(tài)再結晶晶粒略有增大。研究表明：高體積分數的LPSO相有助于抑制細小的動態(tài)再結晶的晶粒的長大。經過長時間的高溫時效，大量的堆垛層錯從鎂基體中析出。峰值時效態(tài)的Mg-9RY-4Zn合金表現出了最佳的綜合力學性能。除了時效過程中保持穩(wěn)定的條帶狀的LPSO相和相對穩(wěn)定的細小的動態(tài)再結晶對合金起到了強化作用外，大量析出的堆垛層錯也是提高合金力學性能的主要因素。
　　擠壓態(tài)Mg-9RY-4Zn合金中，平

8、行于擠壓方向上和垂直于擠壓方向上的顯微組織存在明顯的不同。壓縮性能測試表明擠壓態(tài)Mg-9RY-4Zn合金存在明顯的各向異性。在平行于擠壓方向壓縮時，條帶狀的LPSO相會通過自身的彎折強化基體，并且主裂紋要通過或繞過部分條帶狀的LPSO相，條帶狀的LPSO相起到了重要的強化作用。在垂直于擠壓方向壓縮時，主裂紋與條帶狀的LPSO相平行，在壓縮測試過程中條帶狀的LPSO相對材料力學性能的挺高貢獻較小。
　　擠壓態(tài) Mg-(6,9)RY-

9、4Zn合金做缺口拉伸時的抗拉強度始終大于光滑試樣的抗拉強度，即缺口敏感度(NSR)始終大于1。與光滑試樣相比，LPSO相在缺口拉伸過程中，發(fā)生了非常嚴重的塑性變形甚至碎裂，消耗了更高的能量。含高體積分數的擠壓態(tài)Mg-9RY-4Zn合金的NSR值始終大于擠壓態(tài)Mg-6RY-4Zn合金的NSR值。LPSO相在溫度升高時的對合金的強化效果更佳明顯，這使得在擠壓態(tài)Mg-(6,9)RY-4Zn合金中，NSR值隨著溫度的升高而增加。
　　擠壓

10、態(tài)Mg-9RY-4Zn合金的超塑性研究表明當拉伸溫度為380℃、420℃及450℃，初始應變速率為1.7×10-4s-1、1×10-3s-1及1×10-2s-1時，擠壓態(tài)Mg-9RY-4Zn合金都表現出良好的超塑性變形行為。并且在初始應變速率為1×10-2s-1拉伸時，擠壓態(tài)Mg-9RY-4Zn合金的延伸率都大于200%，這表明擠壓態(tài) Mg-9RY-4Zn合金明具有高應變速率超塑性的特征。擠壓態(tài)Mg-9RY-4Zn合金在420℃，初始應