鎂合金具有低密度，比強度、比剛度高，阻尼減震性良好,優(yōu)良的機加工性能和可循環(huán)利用，在交通運輸，航空航天，計算機通訊和消費電子產(chǎn)品等行業(yè)中具有廣闊的應用前景，被譽為“21世紀極具發(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，應用范圍也更加廣泛。如何進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，簡化產(chǎn)品制備工藝，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，擴大鎂合金的應用范圍是國內(nèi)外研究的主要方向。

針對常用ZK60商用鎂合金不能滿足高速擠壓的需求，通過合金設計和高溫熱壓縮實驗，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)的流變應力應變曲線，并分別運用多步回歸模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型構(gòu)建T包含應變在內(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。同時還通過擠壓實驗，系統(tǒng)的研究了兩種合金元素和擠壓工藝條件對材料組織和性能的影響。在此基礎(chǔ)上，成功實現(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元素后的合金在進行高溫壓縮熱變形過程中的流變應力變化規(guī)律是先隨著真應變的增加到達峰值后又逐漸降低至某一穩(wěn)態(tài)值，表現(xiàn)出較明顯的動態(tài)再結(jié)晶特征。

當變形溫度一定時，流變應力隨應變速率的增大而增大；當應變速率一定時，流變應力隨變形溫度的升高而降低。在較高的溫度和較低的應變速率下變形時，流變應力達到峰值后基本表現(xiàn)為穩(wěn)態(tài)流變特征。基于雙曲正弦本構(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。同時采用多步回歸模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型預測了ZK60及其添加Ce、Cu元素后合金的高溫流變應力，兩種模型的預測結(jié)果與實驗值吻合的較好。ZK60的高溫壓縮變形是以位錯攀移為控制機制。Ce和Cu元素的加入可提高合金的峰值應力、臨界應力和門檻應力，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)生的機械回復位錯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)生了動態(tài)再結(jié)晶，且形成強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擠壓方向分布,導致第二相粒子激發(fā)形核(PSN),促進動態(tài)再結(jié)晶過程，不同程度地細化晶粒并弱化織構(gòu)；對比研究發(fā)現(xiàn)Ce元素和Cu元素的加入具有相似的效果。

ZK60合金屈服強度隨著Ce或Cu加入含量的增加大幅提高，而抗拉強度提高幅度并不明顯；強度的提高主要歸因于彌散強化、析出沉淀強化和晶界強化的綜合作用；但合金化元素含量的升高導致大量硬質(zhì)第二相顆粒生成，其在拉伸試驗進行中很容易破裂并成為裂紋源，進而導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)晶體積分數(shù)和平均晶粒尺寸均隨之增大；另外，溫度升高引起晶粒長大,帶狀組織的出現(xiàn)和季生的發(fā)生致使合金強度呈現(xiàn)下降趨勢；添加Ce元素雖可增強顯微組織均勻性但同時發(fā)現(xiàn)含Ce合金較ZK60合金對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)。