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铸造镁合金作为有发展前途的的工程结构材料,其在汽车和航空航天等领域的应用前景广阔。然而,现有铸造镁合金的力学性能等还难以满足工业生产对高强高韧的要求。因此,有必要在已有高强镁合金研究的基础上,进一步研究开发高强韧的新型铸造镁合金。Mg-RE-Zn基镁合金作为一种有发展前途的高强铸造镁合金,其研究开发一直受到国内外的广泛关注和高度重视。然而,目前国内外对于Mg-RE-Zn基铸造镁合金的研究主要集中在高Gd含量的Mg-Gd-Zn基镁合金上,对于低Gd含量的Mg-Gd-Zn基镁合金的研究还非常少。同时,对于Mg-Dy-Zn和Mg-Ho-Zn基等其它Mg-RE-Zn基铸造镁合金的研究也还基本上没有涉及。因此,在已有Mg-RE-Zn基铸造镁合金研究开发的基础上,从低稀土含量角度出发,针对Mg-Dy/Ho/Gd-Zn基铸造镁合金的设计、制备及其显微组织和力学性能展开研究,对于Mg-RE-Zn基高强铸造镁合金的开发以及扩大其应用具有十分重要的理论意义和实际应用价值。本文基于设计和制备的Mg-3Dy/3Ho/3Gd-2Zn-0.5Zr（wt.%）基新型铸造镁合金,利用X射线衍射仪（XRD）、差热分析（DSC）、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）及能谱分析（EDS）、显微硬度和拉伸性能测试等手段,研究了Gd添加和热处理对Mg-3Dy-2Zn-0.5Zr和Mg-3Ho-2Zn-0.5Zr镁合金显微组织和力学性能的影响以及Dy和Nd添加及热处理对Mg-3Gd-2Zn-0.5Zr镁合金显微组织和力学性能的影响,并得到了以下主要研究结果:1)Mg-3Dy-2Zn-0.5Zr试验镁合金的铸态组织主要由初生α-Mg、Mg3Zn3Dy2及少量的Mg24Dy5相组成。在Mg-3Dy-2Zn-0.5Zr试验镁合金中分别添加0.5wt.%Gd和1.0 wt.%Gd后,合金组织中均发现沿晶界析出了Mg（Dy,Gd,Zn）共晶相,并且随着Gd含量从0.5 wt.%增加到1.0 wt.%,Mg（Dy,Gd,Zn）共晶相由连续网状变为半连续网状。此外,添加0.5 wt.%Gd和1.0 wt.%Gd均能细化Mg-3Dy-2Zn-0.5Zr试验镁合金的晶粒,其中以添加0.5wt.%Gd的细化效果相对较佳。2)添加0.5 wt.%Gd和1.0 wt.%Gd使Mg-3Dy-2Zn-0.5Zr试验镁合金的铸态室温抗拉性能分别增加和降低。在Mg-3Dy-2Zn-0.5Zr试验镁合金中添加0.5wt.%Gd后,试验合金的铸态室温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别从未添加Gd时的186 MPa、67 MPa和8.3%增加到248 MPa、102 MPa和12%。然而,在本文的试验条件下,Mg-3Dy-2Zn-0.5Gd-0.5Zr试验镁合金经T6热处理（460℃×12h,淬水+225℃×24h,空冷）后,合金的室温拉伸性能下降明显。3)Mg-3Ho-2Zn-0.5Zr试验镁合金的铸态组织主要由初生α-Mg、Mg3Zn3Ho2及少量颗粒状Mg24Ho5相组成。添加0.5 wt.%Gd对Mg-3Ho-2Zn-0.5Zr试验镁合金的合金相类型没有明显影响,但添加1.0wt.%Gd后,合金铸态组织中出现了未知的新相且第二相的数量降低。4)在Mg-3Ho-2Zn-0.5Zr试验镁合金中添加0.5 wt.%Gd和1.0 wt.%Gd均降低了铸态合金的室温抗拉性能。在含Gd和不含Gd的合金中,以Mg-3Ho-2Zn-0.5Zr铸态镁合金具有相对较佳的室温拉伸性能,其室温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到了244MPa、98MPa和12.5%。然而,在本文试验条件下,Mg-3Ho-2Zn-0.5Zr试验镁合金经T6热处理（460℃×12h,淬水+225℃×24h,空冷）后,合金的室温拉伸性能尤其抗拉强度和屈服强度下降明显。5)Mg-3Gd-2Zn-0.5Zr试验镁合金的铸态组织主要由初生α-Mg、连续网状或球状的Mg-Zn-Gd相及少量的颗粒状Mg5Gd相组成。在Mg-3Gd-2Zn-0.5Zr试验镁合金中添加1.0 wt.%Dy后,合金组织中颗粒状Mg5Gd相的数量减少且有Mg-Zn-Gd-Dy未知新相生成。而在Mg-3Gd-2Zn-0.5Zr试验镁合金中添加1.0wt.%Nd后,合金的晶粒明显细化,同时也有Mg-Gd-Zn-Nd未知新相生成。6)在Mg-3Gd-2Zn-0.5Zr试验镁合金中添加1.0 wt.%Dy和1.0 wt.%Nd均能明显改善铸态合金的室温抗拉性能,其中添加1.0 wt.%Nd较添加1.0 wt.%Dy的效果更为明显。在Mg-3Gd-2Zn-0.5Zr试验镁合金中添加1.0 wt.%Nd后,合金的铸态室温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别从未添加Nd时的182 MPa、81 MPa和4.4%增加到228 MPa、104 MPa和11.5%。然而,在本文试验条件下,Mg-3Gd-2Zn-1Nd-0.5Zr试验镁合金经T6热处理（460℃×12h,淬水+225℃×24h,空冷）后,合金的室温拉伸性能下降明显。