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镁合金具有密度小、比强度与比刚度高、导热导电、阻尼及电磁屏蔽性能好等优点，在电子产品、交通工具、航空航天等工业领域获得了大量关注。然而，由于镁合金存在绝对强度偏低、室温塑韧性差、变形加工困难、易腐蚀等缺点限制了其广泛应用。因此科研工作者们采用晶粒细化、热处理以及合金化等措施来发展高性能镁合金以克服上述不足之处。此外，提高纯度也被认为是一种获得高性能镁合金的有效方法。 目前国内外在杂质含量对镁合金组织与性能的影响以及纯净化工艺方面的研究还不够系统和深入。因此有必要系统研究杂质含量对镁合金组织与性能的影响规律，开发新的有效的镁合金熔体纯净化工艺，为镁合金在更大范围的推广应用提供技术基础。 本文以杂质含量分别为0.0462％、0.0249％、0.0163％的三种AZ31镁合金为对象，采用金相分析(OM)、X衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)、室温拉伸或压缩、浸泡腐蚀等实验手段，系统研究了杂质含量对AZ31镁合金在铸态、均匀化退火态、挤压态下的微观组织、力学性能、腐蚀性能的影响，以及杂质含量对AZ31镁合金轧制板材的成形性能与力学性能的影响。在此基础上开发了新的纯净化工艺，取得了良好的纯化效果。主要研究结果如下: ①杂质元素的含量对合金的物相并没有产生明显影响，当杂质含量降低时，铸态AZ31镁合金获得了显着的晶粒细化效应，合金的晶粒细化归因于可以充当形核点的Al4C3或Mg-Al-C-O颗粒的形成。杂质元素Fe的引入会形成Al-C-Fe相从而干扰Al4C3等颗粒的形成，因此减弱了晶粒细化效应。高温均匀化退火之后，晶粒随杂质含量的降低而减小。挤压之后的晶粒尺寸也随着杂质含量的减少而减小。纯度的提高使得铸态、均火态以及挤压态下的抗拉强度与延伸率均得到了提高。 ②杂质含量的降低可延迟板材边裂现象的发生，提高边裂出现之前的最大轧制总压下量。对于均火态AZ31镁合金，当杂质含量降低时，300℃、380℃两种温度下边裂现象均从第二道次延迟至第四道次，且在相应温度下，边裂出现之前的最大轧制总压下量分别从34％、37％提高到58％、59％。对于均匀化退火并经挤压开坯的AZ31镁合金，当杂质含量降低时:300℃轧制时边裂未发生延迟，均出现在第四道次;380℃轧制时边裂现象从第四道次延迟至第五道次，边裂出现前的最大轧制总压下量从59％提高到66％。 ③对于初始状态为均火态的AZ31镁合金，在380℃下轧制，当压下量较小时，显微组织以变形孪晶为主，孪晶数量随着杂质含量的减少而减小;轧制板材具有典型的基面织构特征，其强度随着杂质含量的降低而减小。当压下量较大时，发生了明显的动态再结晶，平均晶粒尺寸随杂质含量的减少而减小;轧制板材基面织构有所弱化，其强度随杂质含量的降低而减小。两种轧制压下量下均为低杂质含量的合金板材具有较高的抗拉强度、屈服强度以及延伸率。 ④均火态AZ31镁合金试样在380℃下经过四个道次、总压下量为52％的轧制得到的板材均具有典型的基面织构，其强度随着杂质含量的减少而递减。板材的抗拉强度、屈服强度随着纯度的提高而增加，但趋势较弱。轧制板材在压缩条件下的抗压强度、屈服强度随着纯度的提高而增加，趋势较为明显。板材的拉压不对称比值随着纯度的提高而有所增加:分别为0.63、0.64、0.70。降低杂质含量有利于改善轧制板材的拉压屈服不对称性。 ⑤随着杂质含量的减少，AZ31镁合金在铸态、均火态、挤压态三种状态下的耐蚀性均得到了提高。横向对比三种不同状态合金的耐腐蚀性能可知:铸态下的最好，挤压态的次之，均火态的最劣。挤压态合金的腐蚀速率随着杂质含量的减少而减小的程度随着温度的升高而加大。 ⑥AZ31镁合金在铸态下的晶粒尺寸随Si含量的增加先减小后增加，合金的力学性能与腐蚀速率均随着Si含量的增加先增加后减小;均火态下的晶粒尺寸随着Si含量的增加先减小后增加，腐蚀速率均随Si含量的增加先增加后减小;挤压态下随Si含量的增加合金的晶粒尺寸、力学性能无明显差异，但腐蚀速率随Si含量的增加先增加后减小。 ⑦开发了不添加任何熔剂的高效自纯化工艺:熔体高温静置纯化工艺可有效降低ZK60镁合金中的杂质Fe含量，其中熔体在750-760℃的高温下静置45min的纯化效果最优，合金杂质Fe、Si含量分别为0.0013％、0.0020％;采用熔体低温纯化工艺可以降低镁合金的杂质Fe含量，可使AZ31镁合金的杂质元素Fe含量降至0.0015％;采用高温+低温复合静置工艺，原镁、原镁添加微量元素Zr或Mn、ZK60四种情况下均可有效去除杂质，杂质Fe含量分别降至0.004％、0.001％、0.000％、0.0005％。 ⑧合理控制镁熔体静置时的温度梯度可以有效降低杂质元素Fe的含量，最佳的温度梯度值为45℃，使镁熔体的上、中、下三部分的温度处于730℃、685℃、640℃，得到的纯化效果最佳，纯镁杂质Fe含量可降至0.0024％。