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镁合金因其比强度和比刚度高,尺寸稳定性好,同时具有良好的减震性和易回收等优点,被誉为“21世纪绿色工程金属结构材料”。金属间化合物Mg2Si具有高熔点(1087℃)、高硬度(460HV)、高弹性模量(120GPa)和低密度(1.99g·cm-3)、低热膨胀系数(7.5×10-6K-1)等优点,是Al、Mg等轻金属基复合材料的理想增强相。然而铸态时Mg2Si相往往显示为粗大的汉字状和长条状枝晶,棱角尖锐,极易割裂基体,降低了材料的力学性能,从而限制了它的应用。等通道挤压通过产生大的剪切变形,可以有效细化基体和第二相,从而达到提高强度和塑性的目的。本文通过对ZK31、ZK31+2%Si、ZK31+4%Si三种铸态镁合金在300℃使用Φ=90°的模具进行了四道次和八道次Bc路线挤压,然后采用金相显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析挤压前后镁合金的微观组织变化,比较挤压前后镁合金的硬度、室温拉伸性能和抗高温蠕变性能,分析等通道挤压和Mg2Si相对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,在铸态合金中,汉字状或长条状Mg2Si相对基体割裂作用严重,导致铸态ZK31+2%Si合金和ZK31+4%Si合金的力学性能比铸态ZK31合金的低。经过四道次挤压后,三种合金的基体和Mg2Si相都被显著细化,但ZK31+2%Si合金和ZK31+4%Si合金的基体细化程度大于ZK31合金;铸态ZK31+2%Si合金和ZK31+4%Si合金中长条状和汉字状的Mg2Si相经过等通道挤压后被破碎成细小颗粒,破碎为细小颗粒的Mg2Si相在等通道挤压过程中对镁合金的基体晶粒的动态回复和再结晶晶粒长大起到阻碍作用,从而有利于合金基体的细化。经过四道次等通道挤压后,三种合金的硬度、抗拉强度和塑性均有大幅度提高,并且ZK31+4%Si合金的抗高温蠕变性能也得到大幅度提高。ZK31合金的抗拉强度从铸态175.4MPa提高到224.3MPa,延伸率从铸态13.81%提高到18.15%;ZK31+2%Si合金的抗拉强度从铸态129.5MPa提高到246.7MPa,延伸率从铸态5.58%提高28.06%;ZK31+4%Si合金的抗拉强度从铸态138.7MPa提高到248.5MPa,延伸率从铸态9.55%提高到22.60%;ZK31+2%Si合金和ZK31+4%Si合金的力学性能提高程度大于ZK31合金。经过四道次挤压,由于消除了组织缺陷,使得ZK31+4%Si合金的抗高温蠕变性能得到大大提高。与四道次相比,经过八道次等通道挤压,合金的基体组织发生一定程度的长大,力学性能没有明显改善。断口形貌分析表明,铸态合金的拉伸断裂形式为脆性断裂,断口主要由解离台阶和撕裂棱组成。经过挤压后,ZK31的断裂形式仍为脆性断裂,断口由解离台阶和少量韧窝组成;ZK31+2%Si和ZK31+4%Si合金的断裂形式为韧性断裂,断口主要由韧窝组成。本文研究表明,等通道挤压可以显著细化合金组织,提高合金的室温力学性能和抗高温蠕变性能。在等通道挤压过程中,Mg2Si相的添加有利于合金组织细化和力学性能的提高。