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目前,采用普通凝固技术获得的镁合金室温、高温力学性能,蠕变抗力,导热、导电等性能往往难以满足性能需求,而定向凝固作为一种新型凝固技术,通过控制单向热流获得单向凝固组织,可以提高镁合金各项性能。本文设计并制备了高导热、高比强的Mg-xZn-Y(x=1、3、5wt.%)合金,通过定向凝固装置、光学显微镜、扫描电镜、XRD衍射仪、材料试验机以及硬度计等设备来研究铸态和定向凝固工艺下Mg-Zn-Y合金力学性能和导热性能的变化规律以及影响机理,设置定向凝固参数为:温度梯度70 K/cm、100 K/cm;生长速度5μm/s、10μm/s、25μm/s、50μm/s、100μm/s。通过研究得出以下结论:(1)Mg-xZn-Y合金组织主要由α-Mg基体相与第二相W相、I相组成,基体相呈花瓣状的等轴晶,第二相呈白色粒状弥散分布于基体或晶界上。定向凝固能够使铸态合金组织由等轴晶向柱状晶演化转变,与铸态组织相比,沉淀析出的第二相数量增多。(2)铸态条件下,Zn可以细化合金组织,当Zn含量增大时,晶粒细化,沉淀析出第二相数量增多,分布也更加均匀。定向凝固条件下,当生长速度恒定时,温度梯度增大,柱状晶更粗大、均匀、方向性也更好;当温度梯度恒定时,生长速度增大,柱状晶平均宽度逐渐变窄,晶粒分布的均匀性逐渐降低,晶粒生长的方向性、连续性也逐渐变差。(3)定向凝固条件下,当生长速度恒定时,温度梯度增大,抗拉强度、伸长率和硬度都呈现出增大的趋势,通过对比发现,高温度梯度下的抗拉强度较之低温度梯度下的抗拉强度提高了约9.3%,伸长率提高了约15.0%,合金硬度提高了约11.3%;当温度梯度一定,生长速度逐渐增大时,抗拉强度、伸长率和硬度呈现出先增后降的趋势,当温度梯度在100 K/cm,生长速度达到50μm/s时,抗拉强度、伸长率、硬度达到了最大值,分别为245.0 MPa、13.3%、71.7 HV,相比于铸态合金,分别提高了35.7%、49.4%,26.0%。(4)当Zn含量在(1~5 wt.%)范围内增大时,铸态合金热导率降低,并且,Zn含量的增大对热导率的影响十分明显,呈线性下降趋势。定向凝固条件下,当生长速度恒定时,温度梯度增大,合金的热导率呈现小幅增长的趋势;当温度梯度恒定时,生长速度增大,热导率呈现逐渐下降的趋势。但是,相比于铸态合金,定向凝固合金的热导率均有所提高。以Mg-3Zn-Y合金为例,当温度梯度为100 K/cm,生长速度为5μm/s时,合金的热导率最高达到了149.73 W/(m?K),比铸态合金提高了36.0%;当温度梯度为100 K/cm,生长速度为100μm/s时,定向凝固热导率最低为128.64 W/(m?K),比铸态合金提高了13.1%。