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镁合金最大的特点是密度小,是目前工程应用中最轻的金属材料,在汽车和航空领域有很大的应用潜力。但是大多数镁合金属于密排六方结构,滑移系少,塑性差,而且强度不高,尤其是高温性能差,这些大大限制了镁合金的广泛应用。金属间化合物Mg2Si是镁基复合材料的一种理想增强相,具有高熔点、高硬度、高弹性模量和低密度等优点。然而铸态合金中Mg2Si相往往以粗大的汉字状出现,极易割裂基体,降低合金的力学性能。等通道转角挤压(ECAP)是一种强烈塑性变形(SPD)技术,能够有效细化基体组织,充分破碎粗大增强相并使其趋于弥散分布,从而提高合金的力学性能。据此,本文在ZK60镁合金中加入Si元素以引入Mg2Si相,利用ECAP挤压改变其形态大小及分布,对铸态和等通道转角挤压态合金组织及性能进行研究。在ZK60镁合金中分别加入2%和4%的Si,研究了Si含量对铸态合金组织和性能的影响。结果表明,铸态ZK60合金组织主要由α-Mg基体、Mg7Zn3相和MgZn相组成。加入Si元素之后,ZK60+2Si合金组织主要由α-Mg基体、Mg2Si相和MgZn相组成。Mg2Si相主要呈粗大的汉字状,棱角尖锐,而且分布不均匀。随着Si含量的增加,ZK60、ZK60+2Si、ZK60+4Si三种合金的力学性能逐步降低。室温抗拉强度从170MPa减小到122.1MPa,伸长率从7%降至2.3%,这主要是因为粗大汉字状Mg2Si相对基体割裂作用严重。在300℃和1.6mm/min速率条件下,以Bc路径对ZK60+2Si合金分别进行了2、4、6道次挤压。结果表明,随着挤压道次的增加,合金基体组织显著细化,平均晶粒尺寸由100μm减小到15μm,粗大汉字状Mg2Si相变为细小颗粒状并趋于弥散分布,平均尺寸从50μm减小到5μm。挤压4道次后,合金布氏硬度从56.5增加到62.6,抗拉强度由铸态的154.8MPa增加到270MPa,伸长率由铸态4.5%增加到17.5%。挤压6道次后,抗拉强度稍有下降变为261MPa,而伸长率却继续增加到21%。ECAP挤压后,合金力学性能提高主要是因为基体组织的细晶强化和Mg2Si相的弥散强化作用。在200℃和恒定载荷为70MPa条件下,研究了挤压道次对ZK60+2Si合金高温抗蠕变性能的影响。结果表明,挤压6道次后,合金的蠕变寿命延长了10倍之多,稳态蠕变速率下降了约一个数量级。主要原因是细小弥散分布的颗粒状Mg2Si相有效阻止了晶界滑移。