21世纪以来,地表资源日趋贫瘠,资源和环境问题已成为人类社会发展的首要问题。为了减少能源消耗,轻量化已成为飞机、汽车等行业的主要发展方向。镁合金作为目前工程应用中密度最小的金属材料之一,具有比强度、比刚度高,韧性好等优点,可以满足轻量化的需求。但镁合金室温塑性较差,因而限制了它在航空航天、汽车等行业的应用。因此,对其塑性形变机理与断裂机制的研究是必要的。本文以挤压态WE43稀土镁合金为研究对象,在热物理模拟机上进行了温度为150-500℃,应变速率为0.001-1s^-1范围内的热压缩实验,且进行了温度为350℃和应变速率为0.1s^-1下的间歇性压缩实验,压下量分别为1.75%、32.8%、54.9%、77.5%。结合显微硬度实验、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）、能谱（EDS）综合分析阐述了挤压态WE43镁合金在热压缩形变过程中的塑性形变机理与断裂机制。为了获得准确的断裂应变,本文提出了一种“渐进逼近法”。具体研究成果如下:（1）温度低于350℃时,断裂易在较低应变下发生,如在150℃、0.1s^-1下断裂应变仅为0.278。应变速率对合金强度和硬度不敏感,但对材料韧性有影响。从微观组织观察中获得,低于350℃变形时,挤压态WE43镁合金的主要形变机制为孪生,第二相微粒诱发了孪生的形核,且第二相微粒和孪晶又促进动态再结晶的发生。合金晶粒尺寸随着温度的升高而增大,但合金强度、硬度反而有所提高,这是因为250℃“棱脊”数量较多。随着温度升高,孪晶与第二相数量均降低,且孪晶方向发生了改变。150℃、1s^-1与250℃、0.001s^-1下断裂应变较高,这是因为这两种条件下产生孪晶较多,且非基滑移激活。在微观组织中,孪晶主要有两种,一种较宽呈透镜状,另一种较窄呈线状,且透镜状孪晶数量多于线状孪晶。合金的断裂为韧-脆混合型断裂模式,且随着温度升高,穿晶断裂占比增大;第二相和孪晶是裂纹形核的位置,且不同温度下,第二相对断裂的影响不同。（2）温度高于350℃时,挤压态WE43镁合金未发生断裂,反而呈伪超塑性,如在450℃、0.1s^-1下,压缩真应变甚至达到了1.48。高温下合金强度和硬度呈现出应变速率敏感性,即温度一定时,同一应变下,强度和硬度随应变速率的增大而增大;应变速率一定时,强度和硬度随温度的升高而降低,这是应变硬化与软化相互竞争的结果。从微观组织中观察中获得,高于350℃变形时,微观组织中未发现孪晶,这说明形变过程是由滑移主导的,且整个形变过程中连续动态再结晶的形核是由Mg₂₄Y₅相、Mg₁₂Nd相等第二相微粒诱发的,这说明整个形变过程中微粒激发形核（PSN）机制刺激了连续动态再结晶的产生。随着温度的升高,晶粒尺寸增大,第二相数量降低,且应变速率变化对第二相的数量的影响减弱;温度对第二相类型有显著影响,500℃时析出的第二相微粒主要为Mg₂₄Y₅相,其它第二相析出较少,而450℃时Mg₂₄Y₅相和Mg₁₂Nd相均有较多析出。在较低应变速率下(0.01s^-1、0.001s^-1),动态再结晶分数均达到100%,且再结晶晶粒易长大;在较高应变速率下(1s^-1、0.1s^-1),会出现随着温度升高动态再结晶分数降低的现象。综合上述研究结果得出,450℃、0.1s^-1下微观组织最优,此时动态再结晶分数达到100%,再结晶晶粒细小（仅为3.52μm）,且组织均匀。（3）WE43镁合金的强韧性临界转变温度是350℃。350℃下1s^-1与0.1s^-1的外缘圆周伸长率相差89%,0.1s^-1下应变达1.48也未断裂,而1s^-1时应变达0.363试样即产生断裂,这说明此温度下应变速率是极其敏感的,且350℃下的断裂是由第二相微粒引起的韧性断裂。为了进一步说明微观组织演变机制和形变机制,进行了350℃、0.1s^-1下压下量分别为1.75%、32.8%、54.9%、77.5%的间歇性压缩实验,结果表明:随着压下量增大,材料的强度、硬度先增后减,平均晶粒度从9.2μm降至5.2μm,且通过分析不同应变下的应变硬化率发现,达到峰值应力之前合金提前发生了动态再结晶。从微观组织观察得出:第二相微粒的出现对促进提前动态再结晶发生起着重要作用,且第二相微粒为局部剪切发生提供了潜在原动力,这意味着亚晶围绕着第二相微粒萌生。另外,从EBSD观察中得知小角晶界逐渐转变为大角晶界,这表明连续动态再结晶促进了塑性形变。结合上述研究结果获得最优的初始压下量为54.9%,此时合金强度、硬度、平均晶粒尺寸分别为160MPa、116.13HV、6.6μm,对比压下量1.75%时,合金强度提高了40MPa,硬度提高了32.84HV,平均晶粒度降低了2.6μm。（4）为了研究不同成形工艺下镁合金塑性成形行为,进行了挤压态和铸态WE43镁合金在350℃、0.1s^-1下压缩实验对比,结果表明:二者原始组织形貌差别很大,前者存在“棱脊”且晶内有少量球状第二相,而后者没有“棱脊”且在晶界上及晶内存在大量条状共晶相。后者平均晶粒尺寸远大前者,二者相差高达71.2μm,细晶强化效果致使前者硬度比后者高9.43HV。发生塑性变形后,前者较晚达到峰值应力,且前者的屈服强度较高。后者的力学性能未远低于前者,形变后二者的强度仅相差4MPa、硬度仅相差4.37HV,这是因为后者组织内破碎的共晶相起到一定弥散强化作用。两种工艺下的连续动态再结晶均由PSN机制诱发,但后者组织中只有Mg₂₄Y₅相,未观察到Mg₁₂Nd相。后者的再结晶程度高于前者,但后者再结晶后的晶粒尺寸仍远大于前者（相差47.17μm）。这些结果表明最优的加工方式为挤压+锻造。（5）综合上述几点分析可知,挤压+锻造是最优的加工方式,此时最优的加工工艺为变形温度450℃,应变速率0.1s^-1,初始压下量54.9%。