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镁合金强度低是目前限制其扩大应用的因素之一,镁合金的细晶强化是提高镁合金强度的重要措施。然而目前广泛应用的AZ系镁合金缺乏有效的细化剂,因此开发AZ系镁合金的细化剂,研究细化机理,具有十分重要的现实和理论意义。本文作者在总结国内外相关研究的基础上,确定以工业纯镁和AZ31镁合金为研究对象,通过组织观察和力学性能检测,考察了纳米ZnO的尺寸与添加工艺条件对工业纯镁和AZ31镁合金组织的细化效果,研究取得如下主要结论：添加不同量纳米ZnO对工业纯镁均有细化作用,工业纯镁熔体加入纳米ZnO后,其凝固组织由粗大柱状晶转变为等轴晶;随纳米ZnO添加量的增加,晶粒尺寸变小,但细化效率降低；4%的纳米ZnO加入到720℃工业纯镁熔体中,晶粒最为细小,晶粒尺寸由未添加纳米ZnO时的毫米级细化至170μm。纳米ZnO颗粒加入到不同温度工业纯镁熔体中,凝固后组织不同。纳米ZnO加入温度过高或过低的工业纯镁熔体中时,均不利于凝固组织的细化。750℃工业纯镁熔体加入2%纳米ZnO静置40mim凝固后晶粒最为细小,平均晶粒尺寸为158μm。工业纯镁熔体加入纳米ZnO后,静置时间不同,凝固后晶粒大小不同。较低温度纯镁熔体加入纳米ZnO凝固后,平均晶粒尺寸随静置时间的延长先减小后增大；适当提高纳米ZnO的熔体温度,静置时间对平均晶粒尺寸影响变得不明显。在实验研究范围内,纳米ZnO加入到工业纯镁熔体后静置30～40min后凝固组织比较细小均匀。纳米ZnO也能有效的细化AZ31镁合金,随纳米ZnO添加量的增加,合金的平均晶粒尺寸逐渐下降,但下降幅度变小。当添加质量分数为0.7%的纳米ZnO静置10min时,合金的晶粒尺寸较为细小,由未处理状态的313μm下降到203gm,此时,其最大抗拉强度由未处理状态的113MPa增加到204MPa。静置时间对添加纳米ZnO的AZ31合金的平均晶粒尺寸和力学性能影响不明显。添加纳米ZnO与添加等摩尔量Zn的细化效果与性能变化比较表明,添加量的影响规律相同,但纳米ZnO细化效果更优,对AZ31性能检测表明,抗拉强度也更高。这表明,纳米ZnO的细化作用除了与置换出的Zn有关,还有纳米ZnO本身作用有关。