鎂合金具有低密度，比強(qiáng)度、比剛度高，阻尼減震性良好,優(yōu)良的機(jī)加工性能和可循環(huán)利用，在交通運(yùn)輸，航空航天，計(jì)算機(jī)通訊和消費(fèi)電子產(chǎn)品等行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景，被譽(yù)為“21世紀(jì)極具發(fā)展前途的金屬結(jié)構(gòu)材料"，也成為近年來國內(nèi)外材料界研究的熱點(diǎn)之一。

變形鎂合金比傳統(tǒng)鑄造鎂合金擁有更高的綜合性能，應(yīng)用范圍也更加廣泛。如何進(jìn)一步提高變形鎂合金的綜合性能，滿足某些結(jié)構(gòu)件“以鎂代鋁”，甚至“代鋼”的性能要求；減小各向異性，改善鎂合金的室溫塑性成形能力，簡(jiǎn)化產(chǎn)品制備工藝，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用范圍是國內(nèi)外研究的主要方向。

針對(duì)常用ZK60商用鎂合金不能滿足高速擠壓的需求，通過合金設(shè)計(jì)和高溫?zé)釅嚎s實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)的研究了添加不同含量Ce和Cu元素(0.5,1.0,1.5wt.%)ZK60鎂合金的高溫塑性變形行為，獲得了相關(guān)的流變應(yīng)力應(yīng)變曲線，并分別運(yùn)用多步回歸模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建T包含應(yīng)變?cè)趦?nèi)的本構(gòu)關(guān)系方程。

結(jié)合構(gòu)建的合金熱加工圖詳細(xì)研究了合金在壓縮變形中的流變行為和顯微組織演變特征。同時(shí)還通過擠壓實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)的研究了兩種合金元素和擠壓工藝條件對(duì)材料組織和性能的影響。在此基礎(chǔ)上，成功實(shí)現(xiàn)了ZK60-lCe合金的10m/min高速擠壓。

研究發(fā)現(xiàn),ZK60及其添加Ce、Cu元素后的合金在進(jìn)行高溫壓縮熱變形過程中的流變應(yīng)力變化規(guī)律是先隨著真應(yīng)變的增加到達(dá)峰值后又逐漸降低至某一穩(wěn)態(tài)值，表現(xiàn)出較明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征。

當(dāng)變形溫度一定時(shí)，流變應(yīng)力隨應(yīng)變速率的增大而增大；當(dāng)應(yīng)變速率一定時(shí)，流變應(yīng)力隨變形溫度的升高而降低。在較高的溫度和較低的應(yīng)變速率下變形時(shí)，流變應(yīng)力達(dá)到峰值后基本表現(xiàn)為穩(wěn)態(tài)流變特征?；陔p曲正弦本構(gòu)關(guān)系模型,建立了固溶態(tài)ZK60合金的相關(guān)本構(gòu)方程。同時(shí)采用多步回歸模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)了ZK60及其添加Ce、Cu元素后合金的高溫流變應(yīng)力，兩種模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值吻合的較好。ZK60的高溫壓縮變形是以位錯(cuò)攀移為控制機(jī)制。Ce和Cu元素的加入可提高合金的峰值應(yīng)力、臨界應(yīng)力和門檻應(yīng)力，且這些值都隨著變形溫度的增加而降低。繪制出ZK60及其添加Ce、Cu元素合金的熱加工圖,發(fā)現(xiàn)ZK60及ZK60-0.5Ce合金都在低溫高應(yīng)變速率區(qū)出現(xiàn)變形失穩(wěn)，表現(xiàn)為試樣表面出現(xiàn)裂紋，顯微組織由攣生與局部流變帶構(gòu)成,同時(shí)也得到添加不同合金化元素后ZK60合金的合理加工條件。添加小于l.Owt.%含量的Ce可提高ZK60合金的加工性能，但1.5wt.%的Ce則使得加工性能下降；Cu元素的加入不能有效改善ZK60合金的加工性能。

ZK60合金和ZK60-0.5Ce合金再結(jié)晶過程中都是由交滑移所產(chǎn)生的機(jī)械回復(fù)位錯(cuò)控制著新界面的形成，但ZK60合金再結(jié)晶主要受界面形成所控制而ZK60-0.5Ce合金則受界面遷移所控制。合金在擠壓過程中均發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，且形成強(qiáng)烈的基面平行于擠壓方向的纖維織構(gòu)。ZK60合金中的主要第二相為Mg-Zn相；隨Ce、Cu元素的加入出現(xiàn)Mg-Zn-Ce和Mg-Zn-Cu第二相，這些硬質(zhì)相在隨后的擠壓過程中破碎并沿?cái)D壓方向分布,導(dǎo)致第二相粒子激發(fā)形核(PSN),促進(jìn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程，不同程度地細(xì)化晶粒并弱化織構(gòu)；對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)Ce元素和Cu元素的加入具有相似的效果。

ZK60合金屈服強(qiáng)度隨著Ce或Cu加入含量的增加大幅提高，而抗拉強(qiáng)度提高幅度并不明顯；強(qiáng)度的提高主要?dú)w因于彌散強(qiáng)化、析出沉淀強(qiáng)化和晶界強(qiáng)化的綜合作用；但合金化元素含量的升高導(dǎo)致大量硬質(zhì)第二相顆粒生成，其在拉伸試驗(yàn)進(jìn)行中很容易破裂并成為裂紋源，進(jìn)而導(dǎo)致材料的延伸率下降。隨著擠壓溫度的上升和擠壓速度的提高，再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)和平均晶粒尺寸均隨之增大；另外，溫度升高引起晶粒長(zhǎng)大,帶狀組織的出現(xiàn)和季生的發(fā)生致使合金強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；添加Ce元素雖可增強(qiáng)顯微組織均勻性但同時(shí)發(fā)現(xiàn)含Ce合金較ZK60合金對(duì)擠壓工藝條件更為敏感。本論文可以為改善鎂合金的室溫塑性成形能力，簡(jiǎn)化產(chǎn)品制備工藝,提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本奠定基礎(chǔ)。