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镁合金与钢铁、铝合金、工程塑料等材料相比,所表现出的轻质、高阻尼性、高导热性、抗振、抗电磁干扰和易于回收等优点,凸显出其在资源、能源、环境等可持续发展问题的巨大潜力.但是镁合金有限的机械强度和较差的铸造性能严重的限制了它的推广和应用.本论文以高性能铸造镁合金材料作为研究方向,以锑、混合稀土、钛对铸造Mg-5A1和AZ91镁合金的影响为主要研究内容,对镁合金材料的合金成分—组织结构—力学性能—铸造性能之间的相互关系和作用规律进行了较深入系统的研究.试验综合运用了光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、投射电子显微镜(TEM)、差热分析(DTA)等分析手段,研究了不同成分的AZ91-X Sb-Y RE合金和Mg-5Al-Z Ti合金的凝固特性、显微组织、力学性能和铸造性能.研究发现:锑和混合稀土均有细化AZ91(Mg-9Al-0.4Zn)合金的铸态组织的作用,但锑和混合稀土同时加入时复合细化效果更显著.在Mg-9Al-0.4Zn基础上,添加0.8RE和0.4Sb合金的室温和200℃高温铸态拉伸强度和塑性显著提高,合金的液相线温度降低,结晶温度间隔减小,网状枝晶连成骨架的时间增长,流动性提高,热裂趋向性降低.铸态AZ91合金和含Sb与RE的AZ91合金200℃拉伸时部分β相(Mg<,17>Al<,12>)溶入α-Mg固溶体,部分晶界网状离异共晶相的形态变为细小不连续状,导致200℃高温拉伸强度高于室温拉伸强度.Ti的加入大大细化Mg-5Al合金的铸态组织,其存在形式为α-Ti和TiAl<,3>.在一定范围内,Ti的加入可以提高Mg-5Al合金的拉伸性能和冲击韧性,减小合金的热裂趋向,但过量的Ti降低材料的拉伸和冲击性能,增加合金的热裂趋向.分析了颗粒增强Mg-5Al-Ti合金的凝固行为,考虑了凝固速度、界面润湿和重力对α-Ti和TiAl<,3>颗粒推移的影响,推导出颗粒推斥的距离模型.