Mg-10Gd-3Y-0.5Zr(GW103K)镁合金因其高强耐热重量轻的优点,近年来在汽车、航空、军工、通讯等领域展现广阔的应用前景。但由于合金中的非金属夹杂物对材料的力学、耐腐蚀等性能有着极大的危害,却阻碍了其应用范围的扩展。熔剂净化因为除杂效率高、成本低、操作简便等优点而成为镁合金传统净化工艺之一。MgCl2因其优秀的去除MgO夹杂物的能力而被普遍认为是熔剂中的重要除杂成分。然而,在净化过程中MgCl2与稀土元素作用会导致合金中昂贵的稀土元素损耗,从而不适宜用于稀土镁合金的净化。因此开发新型稀土镁合金净化熔剂就愈显重要。此外,泡沫陶瓷过滤工艺因能吸附去除合金熔体中液态熔剂夹杂和微细夹杂而被广泛应用于钢铁和铝合金铸造过程,但目前尚未有在稀土镁合金净化过程中的应用报导。因此,探寻适用于GW103K稀土镁合金的高效复合净化途径对提高合金性能、拓展应用空间无疑具有重大意义。本文通过向JDMJ和RJ6熔剂中添加GdCl3、YCl3稀土氯化盐的方式,系统研究了稀土氯化盐对GW103K镁合金中非金属夹杂物含量、形貌,以及合金的力学性能、腐蚀性能、流动性能和热裂倾向性等的影响,开发出专用于GW103K镁合金的综合性能较好的JDMJ+5%GdCl3高效除杂熔剂。夹杂物定量分析表明,经JDMJ+5%GdCl3净化后合金中非金属夹杂物体积分数由0.869%降低到0.389%。研究表明,向含有MgCl2的JDMJ熔剂中引入适量GdCl3、YCl3等稀土氯化盐,不但提高了熔剂除杂效率,同时对净化过程中相应Gd、Y元素的损耗有一定的抑制作用。采用JDMJ+5%GdCl3熔剂精炼时,精炼过程中Gd损耗率降低了13.5%;采用JDMJ+5%YCl3熔剂精炼时,Y损耗率相应降低37.8%。热力学计算表明,稀土氯化盐的加入可以提高反应MgCl 2 + RE→RECl2+Mg的自由能,从而减缓MgCl2与稀土的反应速率,达到抑制稀土损耗的目的。夹杂物定量分析结果表明,适量GdCl3、YCl3的引入能不同程度地提高JDMJ及RJ6熔剂的净化能力,净化后合金中非金属夹杂物体积分数均有所降低。非金属夹杂物含量的降低对合金力学性能的影响表现为强韧性的提高,经JDMJ+5%GdCl3熔剂净化结合10ppi MgO泡沫陶瓷过滤多级净化处理后,铸态合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别从净化前的198.57MPa、145.25MPa和1.64%提高到248MPa、154.74MPa和3.12%。非金属夹杂物因变形过程中有着割裂基体连续性、引起应力集中、提供裂纹源等特点而对损害合金的力学性能。TEM观察进一步表明夹杂物对位错运动有阻挡作用,位错塞积引起的应力集中成为材料受力时裂纹产生的主要原因之一。合金经JDMJ+5%GdCl3净化后其流动及抗热裂性能均得到显著提高。净化后的合金流动长度达到了820mm,并且未发现明显热裂纹。而未净化试样的流动长度为780mm,有明显热裂纹产生。由Einstein方程μc =μ0 [1 +2.5φ+10.25φ2]可知,随着合金熔体中非金属夹杂物体积分数的增大,合金熔体的粘度也随之提高。粘度的增大导致合金熔体流动性的降低,不利于合金的凝固补缩,成为产生热裂纹的重要原因之一。合金经JDMJ+5%GdCl3熔剂净化后耐腐蚀性能明显提高,腐蚀速率由净化前的1.68 mg cm?2 d?1降低至1.1 mg cm?2 d?1。非金属夹杂与镁基体之间可以构成电偶腐蚀,加速合金的腐蚀。非金属夹杂含量的降低使得阴极区相应减小,从而减缓了腐蚀进程。电化学测试结果证明,经JDMJ+5%GdCl3熔剂净化后试样的开路电位、高频阻抗谱半径及腐蚀电位均有所增大,表现为合金的耐腐蚀能力提高。实验检测了不同温度下GdCl3/YCl3添加量对熔剂密度、粘度及表面张力等基本参数的影响。在此基础上对熔剂的铺展性、分离性及精炼能力进行了热力学分析。研究表明,较低的熔剂表面张力可同时降低熔剂与夹杂、熔剂与金属液间的界面张力,而较低的熔剂与夹杂之间的界面张力虽有利于熔剂吸附夹杂物,但过低的熔剂与金属液间界面张力会导致熔剂与金属液分离困难,造成熔剂夹杂。因此,合适的表面张力有利于提高熔剂的精炼能力,成为制备高效除杂熔剂的基本准则之一。对熔剂吸附非金属夹杂物并下沉过程的动力学研究中,引入吸附势的概念,提出了熔剂吸附溶解非金属夹杂物的动力学模型。计算得出沉降过程中非金属夹杂颗粒雷诺准数Re < 2,表明碰撞聚集后的夹杂物团簇主要按stocks模型下沉夹杂物与熔剂的共同体尺寸以及熔剂密度是影响夹杂物下沉的主要因素。建立起泡沫陶瓷过滤器过滤净化合金熔体中非金属夹杂物的过滤效率判别式:。证明夹杂物过滤去除效率与泡沫陶瓷过滤器的孔隙率有关，孔隙率越大，过滤效率越高。分析了泡沫陶瓷过滤器引流启动条件，考虑到合金熔体流经过滤器通道前后的压头福牛.将Mills，引流启动压力樟型修下为:为保证工业生产过程中浇铸作业顺行提供了一定的理论支撑。在实验室制备工艺基础上,通过调整、优化熔炼及热处理工艺参数,成功采用GW103K镁合金浇铸出某导弹舱体实件,为GW103K合金的工业应用奠定了一定的应用基础。