1、鎂合金是目前工程中質量最輕的金屬材料，具有良好的電磁屏蔽性、減震性、導熱及導電性。但是，鑄態(tài)鎂合金力學、耐腐蝕以及耐高溫性能不足、加工成本略高等制約了鎂合金的廣泛應用。因此，如何利用鎂合金性能優(yōu)勢、彌補不足、拓展鎂合金的應用領域成為當前鎂合金研究的焦點。為此，本文以Mg-Zn-Y(-Gd)鎂合金體系為研究對象，采用近平衡態(tài)凝固方法制備了不同Zn/RE原子比的Mg-Zn-Y(-Gd)鎂合金，獲得了二十面體準晶相(Icosahedral q

2、uasicrystal phase,簡稱I相)、Mg3Zn3Y2(W)相和長周期堆垛有序結構相(Long period stacking ordered structure phase,簡稱LPSO結構相)增強稀土鎂合金。采用OM、SEM、EDS、XRD、TEM和SAED等分析方法對合金中第二相進行表征，并探討了I相和LPSO相的形成機制。在此基礎上，建立了I相體積分數(shù)與合金凝固冷速之間的關系，確定了凝固冷速與合金耐蝕性之間的關系，揭示

3、了I相增強Mg-Zn-Y鎂合金耐腐蝕機理；解釋了LPSO增強Mg-Zn-Y(-Gd)鎂合金凝固過程，系統(tǒng)地分析了Y和Gd聯(lián)合作用對LPSO相形成的影響，討論并掲示了鑄態(tài)LPSO增強Mg-Zn-Y(-Gd)鎂合金強化機制、耐腐蝕機制和導熱機制；討論并掲示了LPSO增強Mg-Zn-Y(-Gd)鎂合金塑性變形機制。
　　常規(guī)凝固高Zn/RE原子比Mg68Zn29Y3和Mg68Zn28Y4鎂合金均可自生I相，形成準晶增強鎂合金。Mg68Z

4、n28Y4合金的I相直接從熔體中形核、長大，而Mg68Zn29Y3合金由熔體中首先形成W相，進而通過包晶反應生成I相。冷卻速度對I相的形成、尺寸、體積分數(shù)及分布影響顯著，I相表現(xiàn)出形貌多樣性特點。采用實驗和模擬方法分析了冷卻速度對鑄態(tài)Mg68Zn29Y3鎂合金凝固組織、I相體積分數(shù)和分布的影響。研究發(fā)現(xiàn)，冷速較快時，合金動力學過冷度大、形核率高，從而促進準晶相形核并以小平面方式生長；而冷速下降將導致I相形核率降低，I相由細小彌散演變?yōu)榇?/p>

5、大碎化，并在準晶“一次分枝”周圍形成“二次分枝”。在模擬海洋環(huán)境腐蝕實驗中，I相表現(xiàn)出了較高的耐腐蝕性。鑄態(tài)Mg68Zn28Y4鎂合金浸蝕30小時后的自腐蝕電流密度較未腐蝕的Mg68Zn32鎂合金降低了兩個數(shù)量級，達到6.0×10-5A/cm2，腐蝕電位為-1.35V。雖然，高Zn含量能夠促使Mg-Zn-Y系鎂合金獲得微米級大尺寸準晶增強相，并由于準晶的耐腐蝕性強而提高合金耐腐蝕能力。但是，高電位差造成合金中基體和固溶體相作為陽極而加速

6、腐蝕進程。此外，微米級準晶相與基體之間形成的高值應力，使鎂合金脆性提高，并易于形成應力腐蝕開裂。低Mg、高Zn/RE比鎂合金并不適用于工程材料，但此研究結果明確了準晶相的形成條件、形成過程及耐腐蝕性能，為設計適用于工程用準晶增強鎂合金提供依據(jù)。
　　低Zn/RE比(Zn/RE=1)下，采用常規(guī)凝固技術在Mg92Zn4YxGd4-x(x=4,3,2,1,at％)和Mg94Zn3YxGd3-x(x=3,2,1.5,1,at%)合金中獲

7、得了穩(wěn)定的14H-LPSO相。二維空間中，Mg92Zn4YxGd4-x(x=4,3)和Mg94Zn3YxGd3-x(x=3,2，1.5，1)合金中的LPSO相以平行線狀方式生長。鑄態(tài)Mg-Zn-Y(-Gd)合金由于固溶強化、第二相強化和彌散強化共同作用表現(xiàn)出良好的壓縮力學性能，即隨LPSO體積分數(shù)增加，合金的壓縮力學性能越好。而鑄態(tài)Mg-Zn-Y(-Gd)合金的耐腐蝕性隨Zn和Gd含量增加而變差。當Gd≤1at.%時，Mg-Zn-Y(-

8、Gd)合金表現(xiàn)出良好的耐蝕性，而Gd＞1.5at.%時合金的耐腐蝕能力下降。Mg94Zn3YxGd3-x鎂合金耐腐蝕能力優(yōu)于Mg92Zn4YxGd4-x鎂合金。其中Mg94Zn3Y3的耐腐蝕性最好，自腐蝕電流密度為3.988×10-5A/cm2，腐蝕電位為-1.524V，其耐腐蝕性優(yōu)于商用AZ91D鎂合金。由電化學阻抗譜結合ZSimpWin軟件擬合出LPSO增強Mg-Zn-Y(-Gd)鎂合金電化學腐蝕等效電路為R(Q(R(QR)))。鑄

9、態(tài)Mg-Zn-Y(-Gd)合金導熱機理分析發(fā)現(xiàn)，合金的導熱性能主要受位錯散射和界面散射影響，伴隨各相分布狀態(tài)和體積分數(shù)、微觀結構、界面形態(tài)以及溶質元素等影響。LPSO結構相的堆垛層錯和大量晶界阻礙了聲子在其內部以及晶界處的擴散運動，降低了鎂合金的熱導性。
　　鑄態(tài)Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1鎂合金經(jīng)500℃/12h均勻化處理后偏析現(xiàn)象消除。均勻化處理態(tài)Mg92Zn4Y3Gd1鎂合金的α-Mg基體中析出大量線狀14H

10、-LPSO結構相。后經(jīng)300℃、340℃、370℃和400℃的正擠壓，擠壓比為9:1，獲得了14H-LPSO增強細晶鎂合金。不同擠壓溫度下，Mg92Zn4Y3Gd1合金的擠壓織構以{0001}面平行于擠壓方向為主。Y降低了基面織構組分，并促使Mg92Zn4Y4合金{11-21}棱錐面滑移系啟動。合金的室溫和高溫力學性能受擠壓前后組織、織構類型、W相和LPSO增強相分布、合金元素的影響。擠壓態(tài)Mg92Zn4Y4合金室溫抗拉強度達到409.