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长周期堆垛有序结构作为镁合金中一种新的增强相,其在增强镁合金的室温和高温力学性能等方面具有显著的效果。铸态长周期结构增强的镁合金由于其粗大的晶粒和长周期结构的不均匀分布导致其力学性能较差。凝固组织的改善对于提高镁合金力学性能起着重要的作用。外场凝固处理法因其对合金液无污染及易于处理等特点,引起了人们的广泛关注。单一的物理场已经不能满足凝固技术的需要,为了更好地实现对金属熔体的控制,出现了一种新的凝固处理技术即复合场处理技术。本文以长周期结构增强Mg97Y2Cu1合金为研究对象,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)等,研究了超声处理、机械振动处理、超声-机械振动复合处理、超声-脉冲磁场复合处理及机械振动-脉冲磁场复合处理对Mg97Y2Cu1合金凝固组织和力学性能的影响,并讨论了相关作用机理,主要研究结果如下:1)在超声,机械振动,超声-机械振动,超声-脉冲磁场及机械振动-脉冲磁场五种工艺作用下,Mg97Y2Cu1合金的凝固组织及力学性能均得到了改善;合金的初生相显著细化,其形态由发达的树枝晶转变为细小的等轴晶或蔷薇状晶体,其第二相分布变得均匀;超声-脉冲磁场或机械振动-脉冲磁场复合处理对合金的凝固组织及力学性能的改善效果好于单一的物理场处理;Mg97Y2Cu1合金力学性能的变化规律与其凝固组织的变化规律基本一致。2)当超声功率在0~900W范围内或处理时间在30~120s范围内,随着超声功率或处理时间的增加,合金的凝固组织先细化后粗化,转折点分别为700W和60s;在660~720℃范围内,随着超声施振温度的增加,合金的凝固组织逐渐细化。在0~300V范围内,随着机械振动振幅电压的增加,合金的初生相逐渐细化和退化;在机械振动的作用下,在660~750℃范围内,随着浇注温度的增加,合金的晶粒尺寸先降低后有所增加,转折点为720℃;在20~600℃范围内,随着模具预热温度的增加,合金的晶粒尺寸先升高后有所降低,转折点为400℃。当超声功率为700W,处理时间为60s时,超声作用下合金的综合性能最好,其抗拉强度和伸长率较常规铸造条件分别提高了23.8%和105%;当机械振动的振幅电压为300V时,机械振动作用下合金的抗拉强度和延伸率较常规铸造条件分别提高了84.5%和158%。3)经超声-机械振动复合处理后,合金元素Y和Cu在晶内的含量增加;当施振温度在660~750℃范围内或模具温度在20~600℃范围内,随着施振温度或模具温度的提高,超声-机械振动复合处理后合金的凝固组织先细化后粗化,转折点分别为720℃和200℃;当施振温度为720℃,模具预热温度为200℃时,超声-机械振动复合处理作用下合金的抗拉强度和伸长率最高,分别为172 MPa和8.8%。4)当施振温度在660~750℃范围内或模具温度在20~600℃范围内,随着施振温度或模具温度的提高,超声-脉冲磁场复合处理后合金的凝固组织先细化后粗化,转折点分别为720℃和200℃;在超声-脉冲磁场复合处理条件下,合金的抗拉强度和伸长率较常规铸造条件分别提高了30.1%和119.6%;Mg97Y2Cu1合金表现出优异的高温力学性能。5)在机械振动-脉冲磁场复合作用下,当放电电压在0~400V范围内或放电频率在0~10Hz范围内,随着放电电压或放电频率的增加,合金的晶粒尺寸逐渐减小;当浇注温度在660~750℃范围内或模具温度在20~600℃范围内,随着浇注温度或模具温度的提高,复合处理后合金的凝固组织先粗化后细化,转折点分别为690℃和400℃;在机械振动-脉冲磁场复合处理条件下,合金的抗拉强度和伸长率较常规铸造条件分别提高了23%和117.4%。