张 炎，李秋书，郭 璐，吴瑞瑞，袁 铮，于鹏程

（太原科技大学 材料科学与工程学院，山西 太原 030024）

镁合金由于低密度，高的比强度，优良的导热性、抗电磁干扰及优良的屏蔽性能等优点，被广泛应用于汽车等领域[1-4]。然而由于镁合金较低的高温强度及蠕变抗力限制了镁合金的应用及用量[5]。稀土元素不仅能够净化金属液，提高合金的铸造性能，还能够细化晶粒，提高材料的力学性能，一些含稀土的镁合金已经商业化[6]。但是由于稀土元素资源匮乏，价格昂贵，过多的加入稀土元素会增加合金成本的投入。Ca是一个价格低廉的元素，同样可以细化晶粒，提高镁合金的室温及高温性能[7-8]。然而添加Ca易产生铸造缺陷，例如热裂等限制了Ca在镁合金中的应用和发展[9]。本文采用定向凝固工艺和技术，研究Ca对Mg-4Sm合金组织和性能的影响规律，为含Ca镁合金的研究与应用提供参考依据。

1 实验材料及方法

表1为合金的成分设计，主要研究Ca对定向凝固下Mg-4Sm合金组织和性能的影响。

表1 合金成分设计

实验材料为纯镁（99.9%）、Mg-30%Sm和Mg-20%Ca镁合金。首先将一定量的纯镁放入不锈钢坩埚，在中频电炉中加热熔化，同时用高纯Ar气保护，当温度达到700℃时加入一定量的Mg-30%Sm和Mg-20%Ca镁合金，待其全部熔化后充分搅拌，保证成分的均一化，制备成表1所示的Mg-4Sm-xCa合金，然后升温至720℃，加入RJ-5精炼剂进行精炼处理。所有的原料都需要进行烘烤去除水汽。再将温度升高到750℃，静置30min.当金属液温度降到720℃时去除金属液面的杂质，浇注到不锈钢金属模具中（模具预先预热到250℃），铸造出规格为8mm×140mm的圆棒形定向凝固试样。……