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利用光学显微镜(OM)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差热分析(DTA)、示差扫描量热分析(DSC)和热机械分析方法(TMA)主要研究了普通凝固及快速凝固条件下高镁、低锌、低钇三元Mg-Zn-Y系合金的相组成及组织形成规律,分析了合金的热膨胀系数。在此基础上探讨了往复挤压大塑性变形对合金组织及热膨胀系数的影响。得到以下主要结论:(1)在普通凝固Mg-Zn-Y系合金中,Y及Zn均富集于晶界,满足成分条件在晶界形成三元金属间化合物相的成分要求。因此在相对低的Zn、Y含量时,在晶界处形成了三元化合物相。当合金中Zn与Y原子比接近6:1时,除少量Zn溶于基体或形成少量化合物外,其余Zn原子富集于晶界与Y及Mg形成Z相,还有少量的W相;而Zn与Y原子比为2:1时,完全析出W相;原子比为1:2时,则形成了X相。(2)普通凝固Mg-Zn-Y系合金中存在主要的三元相为W(Mg3Y2Zn3)相、Z(Mg3YZn6)相、X(Mg12YZn)相。W相为共晶反应生成相,其相变温度为520℃;Z相是由包晶反应得到,其相变温度为445℃;X相的析出温度为540℃。(3)普通凝固合金的热膨胀系数在30100℃之间,随温度上升的速度较快;在100250℃,随温度上升的速度减慢。当Zn含量变化不大时,合金中随着高熔点元素Y含量的增加,可以有效地降低合金的膨胀系数。在30200℃范围,Y含量从1%增加到2%含量时,膨胀系数由28.5×10-6/℃降到25.3×10-6/℃。(4)快速凝固Mg-Zn-Y合金组织明显细化,主要由细小的过饱和α-Mg固溶体和分布在其周围的Z相组成。Z相形成机制和普通凝固不同,是直接从液相中形核的。(5)通过往复挤压使铸态粗大的树枝晶破碎,改善了相的分布,显著细化晶粒。(6)普通凝固合金经往复挤压后,热膨胀系数随温度的变化趋势不变。往复挤压快速凝固合金在30130℃之间,随着温度的升高,膨胀系数上升的速度特别快,并且初始膨胀系数值很低,达到8.1×10-6/℃;在130300℃温度之间膨胀系数呈下降趋势。往复挤压快速凝固合金膨胀系数比往复挤压普通凝固合金以及普通凝固合金的热膨胀系数要低1023%。