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镁合金作为最轻的轻质金属结构材料,商业应用前景相当广阔,被誉为“21世纪绿色结构材料”。然而对于密排六方晶体结构的镁合金,由于其室温塑性差,成型困难和绝对强度低等问题,严重制约镁合金的发展。本文采用室温拉伸、维氏硬度及电化学腐蚀测试方法,金相(optical microstructure,OM),X射线衍射(X-ray,XRD)、能谱扫描(energy spectrum analysis,EDS)、电子显微镜(SEM)等分析手段,研究了稀土La改性、冷轧工艺和再结晶退火工艺等因素对AZ31镁合金的微观组织结构、力学性能以及耐蚀性能的影响规律。取得的主要研究结论和成果如下(1)设计了5组合金成分,La的加入量分别为0.2%、0.3%、0.4%、0.6%和0.9%。研究表明:添加微量La,能够细化AZ31铸态组织,获得具有细小等轴形貌的晶粒;同时细化了原始粗大的第二相Mg17Al12,产生热稳定性良好、细小针状的析出相Al11La3。当La的含量为0.6%时,合金铸态组织晶粒大小约为40μm,晶粒最细小,合金力学性能最优。另外,添加La能提高合金的抗腐蚀性能,当La含量为0.4%时合金耐腐蚀性能较优,此时时效态变形合金(总加工率约为75%)的静态腐蚀深度为10mm/a,且随着La的继续增加,抗腐蚀性能降低,当La含量为0.6%时,其静态腐蚀深度为17.9mm/a,仍优于商用AZ31镁合金(静态腐蚀深度约为60mm/a)。(2)设计了3组冷轧工艺,变形量分别为10%、20%和30%,以探究冷轧工艺参数对AZ31-0.6La合金组织与性能的影响规律。研究表明:合金临界冷轧压下量为30%,超过30%,合金组织将会碎裂。当合金的冷轧量为10%时,冷轧过后合金内部产生了大量位错和孪晶,经过240℃×1h+200℃×24h热处理后,合金能获得较优的力学性能和抗腐蚀性能,其时效态(合金总加工率约为75%)抗拉强度与屈服强度、延伸率和静态腐蚀深度分别为:340MPa/240MPa、25%、1.02mm/a。(3)通过设计再结晶退火工艺的温度(240℃、280℃和320℃)和时间(t=5、10…180min),研究再结晶退火工艺对AZ31-0.6La合金经10%冷轧后的组织与性能的影响规律。研究表明:合金板材经240℃×2.5h退火处理后,发生完全再结晶,获得晶粒最细小且均匀的合金组织。(4)结合显微硬度测试(AZ31-0.6La冷轧量5%、10%和15%,240℃、280℃和320℃,t=5、10…180min)和Arrhenius方程,确定了AZ31镁合金发生静态再结晶的激活能,建立了AZ31镁合金的静态再结晶动力学方程和晶粒尺寸模型。