为获得组织细小均匀的镁合金铸坯,本文对镁合金熔铸过程中的过热处理和冷却过程对凝固组织的影-+响规律及机理展开研究。针对常用的AZ31、AZ61、AZ91合金,采用熔化-凝固方法,通过控制熔体温度、冷却速度得到不同的凝固组织,通过金相显微镜、扫描电镜及能谱分析合金凝固组织结构及微区成分,利用显微硬度计测试合金硬度,找出了熔体过热度、冷却历史对铸坯的组织性能及Al、Zn合金元素的成分分布影响规律。主要内容包括:过热温度对不同铝含量AZ系列各合金的铸态组织及显微硬度的影响;冷却历史对AZ系列镁合金铸态组织中一次枝晶和二次枝晶间距以及显微硬度的影响规律。将AZ31、AZ61和AZ91合金分别经最高加热温度为750℃、800℃、850℃、900℃和950℃的过热处理研究,结果表明,随Al含量的增加,AZ系列镁合金的铸态组织中一次枝晶间距和二次枝晶间距减小,二次枝晶更短而致密,合金显微硬度增加,显微硬度更均匀。经不同过热温度处理的凝固合金,Al、Zn元素浓度从结晶中心至一次枝晶间隙沿一次枝晶半径方向均逐渐增加,随着过热度的增加,铸态组织中一次枝晶间距和二次枝晶间距减小,成分偏析减弱,显微硬度增加。为细化组织和减少成分偏析,AZ系列的最佳过热温度为900℃。对AZ61合金分别在高温熔体阶段、凝固阶段和凝固完成阶段采用不同冷速获得的凝固组织进行研究,比较其枝晶间距和显微硬度,结果表明,高温熔体阶段的冷却速率变化对铸态组织的影响最大。用统计的方法拟合了一次枝晶间距和二次枝晶间距与冷却速率之间依存的经验公式,得到的经验公式如下:AZ61凝固阶段一次枝晶间距与冷却速率的关系式:y=121.04x-0.2618AZ61凝固阶段二次枝晶间距与冷却速率的关系式:y=10.682x-0.0799AZ61凝固完成阶段一次枝晶间距与冷却速率的关系式:y=122.81x-0.2033AZ61凝固完成阶段二次枝晶间距与冷却速率的关系式:y=9.8276x-0.1079本文研究过热处理温度和冷却历史过程对AZ系列镁合金铸坯的微观组织影响时,除了分析枝晶形貌、枝晶间距和显微硬度值等常规手段外,还建立了比对枝晶各特征微观区域的合金成分分布差异的方法,作为评定铸态组织成分均匀性的标准。其对比范围包括一次枝晶基体、一次枝晶枝干、二次枝晶枝干、二次枝晶间隙和一次枝晶间隙五个区域,经研究证明具有一定的使用价值。