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ZK60镁合金作为目前商用变形镁合金中强度最高者,提高塑性对扩大其应用至关重要。本论文采用往复挤压和热处理,改善合金组织,优化性能。首先对普通凝固ZK60镁合金进行了不同工艺往复挤压,研究往复挤压前后ZK60镁合金的组织和性能;然后对往复挤压合金进行热处理,分析热处理对合金组织和性能的影响。实验使用光镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)、拉伸实验、硬度测试和热机械分析(TMA)等方法观察显微组织,测试性能。经分析得到如下结论:(1)往复挤压能够有效细化ZK60镁合金组织,降低熔点,并使组织均匀、强化相弥散分布。随往复挤压温度增加,晶粒先细化,后长大,析出相增加。335℃是理想的往复挤压温度,组织均匀细小,综合性能优良。往复挤压道次的增加有利于晶粒的细化和强化相的析出。RE-4-EX-ZK60-CT镁合金晶粒约为6μm的均匀等轴晶,析出相细小、均匀、弥散分布。RE-n-EX-ZK60-CT镁合金的最大特点是高塑性,RE-2-EX-ZK60-CT的伸长率最高,为17.93%。(2) RE-n-EX-ZK60-CT镁合金合理的热处理工艺为120℃×12h的人工时效(T5)处理和330℃×12h的完全退火(O)处理。在120℃×12h的T5处理后,RE-n-EX-ZK60-CT(n依次为2、4和8)镁合金的硬度分别为90.76kgf·mm-2、82.58kgf·mm-2和84.2kgf·mm-2。热处理能够显著提高往复挤压ZK60镁合金伸长率,RE-2-EX-ZK60-CT镁合金经T5和O处理后,伸长率为24.87%。(3)小模具往复挤压对ZK60镁合金组织的细化更加显著,晶粒尺寸大约为1.5μm~5μm。经120℃×15h人工时效后,合金的伸长率高达40%,强度与大模具往复挤压合金人工时效后相当。RE-n-EX-ZK60-CT镁合金的细化机制为动态再结晶细化和粒子细化;动态再结晶形成机制以连续动态再结晶为主;变形机制以位错运动、晶界滑移和扩散蠕变为主。