1、鎂合金作為實際應用中最輕的金屬結構材料，在航空航天、電子通信以及汽車工業(yè)等領域具有廣泛的應用前景，但是鎂合金自身存在強度低、抗氧化性能差以及高溫抗蠕變性能差等問題，限制了其作為某些結構件的應用。二十面體準晶相（I-phase）由于其特殊的結構而使其具有高熱力學穩(wěn)定性、高硬度、高強度等性能，它作為一種增強相可顯著提高鎂合金的力學性能，為鎂合金強化提供了一種新途徑。
　　本文首先采用常規(guī)鑄造法制備了 Mg-Zn-RE（Y、Nd）準晶中

2、間合金，研究了合金元素含量和冷卻速度對合金顯微組織和力學性能的影響，分析了熱處理過程中的組織變化規(guī)律以及準晶相的熱穩(wěn)定性，探討了二十面體準晶相的形成機制和生長方式。其次，采用擠壓鑄造法制備了含 I-phase的Mg-Zn-Nd合金，研究了擠壓壓力對合金顯微組織和硬度的影響。最后，以AZ91D合金為基體，采用擠壓鑄造法制備了Mg-Zn-Y準晶增強的鎂基復合材料，研究了擠壓壓力、澆注溫度以及準晶中間合金含量對材料顯微組織和力學性能的影響，并

3、對強化機制進行了分析。
　　研究結果表明，常規(guī)鑄造條件下，Zn、Y含量都會影響Mg-Zn-Y合金的顯微組織，Y元素的影響比Zn元素顯著。Mg-45Zn-xY合金主要由α-Mg相、I-phase和Mg7Zn3相組成，隨著Y含量的增加，合金中形成了花瓣狀準晶相，當Y含量達到10.0wt％時，準晶呈現(xiàn)為多邊形狀，且合金硬度達到最大值，為89.0HRB；當 Zn含量為30.0wt%和40.0wt%時，Mg-xZn-2.5Y合金組織主要由α

4、-Mg基體、MgZn枝晶以及層片狀的（α-Mg+Mg7Zn3）共晶組織組成，Zn含量為45.0wt%和50.0wt%時，合金由Mg7Zn3基體、α-Mg枝晶以及（α-Mg+I-phase）共晶組織組成，且Mg-50Zn-2.5Y合金組織中出現(xiàn)了花瓣狀準晶相，其硬度達到最大值，為84.5HRB；MgZn6xYx合金主要由α-Mg基體和晶界附近的（α-Mg+I-phase）共晶組織組成，Y含量增加時，共晶組織含量增加，尺寸增大，由不連續(xù)分布

5、轉變?yōu)檫B續(xù)分布，基體晶粒細化，當Y含量為2.0at%時，合金的硬度達到最大值，為54.0HRB；Mg95.1Zn4.2Y0.7合金經過400℃熱處理12h后，晶內出現(xiàn)了大量彌散分布且高溫穩(wěn)定的準晶相。
　　冷卻速度對Mg-45Zn-10.0Y合金組織有顯著影響。冷卻速度越大，準晶顆粒尺寸越小，采用1、2、3、4號模具得到的準晶尺寸分別為30μm、15μm、12.5μm和9μm；Mg-45Zn-10.0Y合金從表面到心部的顯微組織表

6、明，表面的準晶數(shù)量較多，尺寸較小，約為35μm，近似花瓣狀，花瓣末端為平整的幾何平面，心部組織中的準晶大多為多邊形狀，花瓣狀準晶較少，此時花瓣狀和多邊形狀準晶的尺寸分別為50μm和20μm。
　　常規(guī)鑄造Mg-45Zn-xNd、Mg-50Zn-xNd合金的鑄態(tài)顯微組織主要由Mg7Zn3基體、黑色α-Mg枝晶、層片狀（α-Mg+MgZn）組織、Mg40Zn55Nd5二十面體球狀準晶相和桿狀相組成，Nd、Zn元素含量會影響合金中三元相

7、的形態(tài)；Mg-45Zn-1.5Nd合金的熱處理研究表明，隨著熱處理時間的延長，組織均勻化程度提高，α-Mg枝晶不斷溶解，層片狀組織完全消失，高溫穩(wěn)定的球狀準晶相含量增加，尺寸減小，合金的硬度和抗拉強度增大，330℃×6h處理后合金的硬度和抗拉強度分別為85.5HRB和168MPa，比鑄態(tài)試樣提高了6.2%和48.7%；擠壓鑄造Mg-45Zn-2.5Nd合金主要由Mg7Zn3基體、α-Mg枝晶、層片狀（α-Mg+MgZn）組織、Mg40Z

8、n55Nd5球狀準晶相以及 Mg36Zn60Nd4多邊形相組成，當擠壓壓力為150MPa時，合金中生成了大量的球狀準晶相，且硬度達到最大值，為85.2HRB。
　　研究結果表明，Mg-Zn-RE合金中的二十面體準晶相直接從液相中析出，其中Mg-Zn-Y合金中的準晶相主要呈現(xiàn)五朵花瓣狀、六朵花瓣狀和多邊形塊狀形態(tài)，而Mg-Zn-Nd合金中的準晶相為球狀。
　　擠壓鑄造法制備得到的Mg-Zn-Y準晶增強鎂基復合材料的顯微組織主要

9、由α-Mg基體、晶界上分布的β-Mg17Al12相以及 Mg3Zn6Y準晶顆粒組成。擠壓壓力增大，鎂基復合材料的顯微組織細化，α-Mg樹枝晶向等軸晶轉變，β-Mg17Al12相和Mg3Zn6Y準晶相含量增加；隨著澆注溫度的升高，晶界上的β-Mg17Al12組織細化，α-Mg有長大趨勢；準晶中間合金含量也會影響鎂基復合材料的顯微組織，當 Mg-Zn-Y準晶中間合金含量為5wt%時，組織細小均勻，部分β-Mg17Al12相斷開，當準晶中間合

10、金含量為3wt%、7wt%和10wt%時，組織不均勻程度增加，均出現(xiàn)了大小晶粒交錯的雙峰結構。研究得到的最佳準晶中間合金含量為5wt%、擠壓壓力為100MPa、澆注溫度為700℃，此時抗拉強度和斷后伸長率均達到最大值，分別為194.3MPa和9.2%。擠壓鑄造制備準晶增強鎂基復合材料的強化機制為細晶強化和準晶顆粒強化。
　　本研究為鎂基復合材料的開發(fā)提供了一種新的增強相和制備工藝：以二十面體準晶為增強相，采用擠壓鑄造法，優(yōu)化準晶中