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镁合金是具有高比强、比刚度及极佳的机械加工性能等诸多优点的金属结构材料,在交通、航空航天等领域均有广泛的应用。长周期堆垛结构(LPSO)增强的镁合金其力学性能与高温稳定性明显优于传统的镁合金。铸态的长周期结构增强Mg-Y-Cu合金由于其显微组织粗大和LPSO分布不均匀致使其力学性能一般。凝固组织的改善对于镁合金性能的提高至关重要。合金化和磁场处理合金的凝固组织具有操作简单、效果显著等诸多优势,受到广泛关注。为进一步提高铸态LPSO增强镁合金的力学性能,本文以Mg97Y2Cu1合金为研究对象,研究了Sr、Zr合金化处理、直流磁场处理、交流磁场处理及合金化与磁场复合处理对长周期结构增强Mg97Y2Cu1合金组织及性能的影响,得出主要结论如下:1)Sr或Zr可以改善Mg97Y2Cu1合金的凝固组织,提高其力学性能,复合加入Sr和Zr时效果更好。当Sr的加入量在0-0.2%范围内或Zr的加入量在0-1.2%范围内,随着Sr或Zr加入量的提高,初生晶粒逐渐细化,第二相分布均匀性逐渐提高,且体积分数提高;合金中单独或复合加入Sr超过0.2%时,合金发生过变质。在合金中加入Zr后,会生成颗粒状CuZr2相分布在镁基体中;当加入质量分数超过0.2%的Sr时,合金中会有新的Mg17Sr2相生成;复合加入0.12%Sr和0.8%Zr后,合金中同时出现Mg17Sr2和CuZr2相。Sr和Zr对合金力学性能的影响规律与Sr和Zr对合金凝固组织的变化规律一致;复合添加0.12%Sr和0.8%Zr时,合金的力学性能最佳,其伸长率和抗拉强度分别为10.7%和222.5MPa,较未合金化处理的试样各自提高了84%和29%。2)直流磁场或交流磁场可以细化Mg-Y-Cu合金的初生晶粒,改善第二相分布的均匀性,提高溶质元素在合金晶粒内部的含量;直流或交流磁场和Zr、Sr复合处理可进一步细化Mg-Y-Cu合金的凝固组织。Mg-Y-Cu-(Zr-Sr)合金的力学性能的变化规律与其凝固组织的变化规律基本一致。在0.15T的直流磁场作用下,Mg-Y-Cu合金的伸长率和抗拉强度较未经磁场处理的试样相比分别提高了40%和20%;在200V的交流磁场作用下,Mg-Y-Cu合金的抗拉强度和伸长率较未经磁场处理的试样相比分别提高了16%和47%。直流或交流磁场和Zr、Sr复合处理可进一步提高Mg-Y-Cu合金的力学性能。3)在0-0.15T范围内,随着直流磁场强度的提高,Mg-Y-Cu合金的晶粒尺寸总体上逐渐减小;在690-750℃范围内,随着浇注温度的提高,直流磁场作用下Mg-Y-Cu合金的初生晶粒逐渐粗化,而Mg-Y-Cu-Zr-Sr合金的初生晶粒逐渐细化;在20-600℃范围内,随着模具预热温度的提高,直流磁场作用下Mg-Y-Cu合金和Mg-Y-Cu-Zr-Sr合金的初生晶粒尺寸均先减小后增大,其转折点模具温度均为200℃。直流磁场会使Mg-Y-Cu合金的结晶取向发生显著改变,基体α-Mg相的XRD衍射图谱最强峰所应的(002)晶面变成(101)面;相对直流磁场强度,浇注温度和模具温度的变化对Mg-Y-Cu-Zr-Sr合金结晶取向的影响较小。4)在0-250V范围内,随着交流磁场励磁电压的提高,Mg-Y-Cu合金的晶粒尺寸先减小后增大,转折点励磁电压为200V;在690-750℃范围内,随着浇注温度的提高,交流磁场作用下Mg-Y-Cu合金的晶粒总体上逐渐细化,而Mg-Y-Cu-Zr-Sr合金的晶粒先细化后粗化再细化;在20-600℃范围内,随着模具预热温度的提高,交流磁场作用下Mg-Y-Cu合金和Mg-Y-Cu-Zr-Sr合金的晶粒都逐渐粗化。交流磁场能提高Mg-Y-Cu-(Zr-Sr)合金凝固组织的晶内溶质含量;浇注温度或模具预热越低,晶粒内部溶质元素含量受到磁场的作用效果越显著。