挤压铸造Mg-Nd-Gd-Zn-Zr 稀土镁合金的显微组织和力学性能
镁合金是目前工业应用中最轻的结构材料，具有高的比强度、比刚度，良好的减震性、电磁屏蔽性能、切削加工性能、尺寸稳定性能以及容易回收等一系列优点，近年来在航空、航天、汽车工业以及电子产品等领域的应用迅速增长，被誉为“21世纪绿色工程材料”。但传统镁合金存在着耐热差、高温强度低和耐蚀性能差等缺点，限制着它的应用。稀土元素由于具有独特的核外电子排布，表现出独特的性质，在冶金过程中可净化合金熔体、改善合金组织、提高合金室温及高温力学性能和增强合金耐腐蚀性。WE43合金在保证性能的前提下其使用温度可达250℃，并具有优异的耐蚀性，但在其铸造过程中，熔融状态易氧化而产生线缺陷，导致铸造工艺更加苛刻而增加成本。目前
研究较多的高稀土含量Mg-Gd-Y系列合金具有比WE系列合金更优异的性能，如Mg-9.3Gd-4.8Y-0.6Mn合金在350℃时还具有160MPa的高温拉伸强度。但纯钇的价格高、熔点高，与氢亲和力强，很难与镁化合，另外合金密度和成本随Gd和Y含量升高而增加。因此，为了获得良好的力学性能并控制合金成本，应尽量控制Gd等贵稀土元素的含量。本文以低稀土含量的Mg-2Nd-Gd-0.4Zn-0.5Zr镁合金为
研究对象，采用挤压铸造法制备镁合金，对T6处理前后镁合金的显微组织和力学性能进行了
研究，并与砂型铸造镁合金进行对比。
选用的稀土镁合金为Mg-2Nd-Gd-0.4Zn-0.5Zr，合金的熔炼在100kg的电阻炉中进行，熔炼过程采用SF6＋CO2气体保护熔炼方案和旋转喷吹Ar气净化处理。分别通过挤压铸造和覆膜砂砂型铸造两种工艺制备，挤压铸造工艺参数：模具温度为200～250℃、熔体浇铸温度720～740℃、凝固比压约160MPa、保压时间40s、浇铸时间15～30s。对两种铸造镁合金采用T6热处理，在箱式电阻炉和恒温烘箱中进行，热处理工艺为：520℃×8h+200℃×16h。拉伸试验依照GB/T228-2002在Instron5569型电子万能试验机上进行；金相组织观察在MEF-3型金相显微镜上进行。
挤压铸造能有效改善低稀土含量镁合金的组织结构，晶粒显著细化，热处理后镁合金的抗拉强度要比砂型铸造镁合金的高13%。低稀土含量Mg-Nd-Gd-Zn-Zr挤压铸造镁合金具有较好的固溶强化和时效强化效果，通过热处理能显著提高镁合金的抗拉强度，约27.5%。
