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镁合金因其独特的优点被誉为“21世纪的绿色工程材料”,近年来,在航天航空、现代武器装备和汽车工业等领域的应用得到了迅猛的发展。但镁合金存在使用温度低、热稳定性差、塑性差等缺点,是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一。为了提高镁合金的室温性能和高温性能,本文以AZ91镁合金为基础,采用真空氩气保护精炼与真空加入稀土元素中间合金的方法,制备出一种具有良好综合力学性能的含稀土元素La的AZ91铸态镁合金,采用合理的热处理时效工艺,改善合金的组织结构,制备出一种具有弥散分布的细小析出相,同时在晶界上形成稳定性较高的沉淀相钉扎晶界滑动的新型镁合金,使其具有高强高韧性能。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及透射电子显微镜等分析仪器对合金的组织结构进行了观察表征,研究了稀土元素La对铸态、固溶态及时效态AZ91镁合金组织及性能的影响,得到以下结论:(1)La的加入使AZ91镁合金固/液界面前沿的成分过冷增大,使铸态组织得到细化,β-Mg17Al12相由网状分布变为断网分布,从而提高了铸件的力学性能;当La含量为0.6459%时,与不加La的合金相比,硬度增加了10%;抗拉强度提高了83.7%;延伸率提高了5.6倍;冲击韧性提高了75%。(2)AZ91+x%La镁合金经过415℃/10h固溶后,铸态组织中沿晶界析出的β相基本溶解,固溶处理后,可观察到原先包覆在β相中沿晶界分布的高熔点的针状Al11La3相;β相的溶解为后续时效处理做好了准备。(3)AZ91+x%La镁合金在150℃、170℃及230℃时效后,析出相主要是β-Mg17Al12相,是合金的主强化相,对合金硬度的提高起主要作用;La的加入抑制了β-Mg17Al12相的粗化,间接提高了合金的硬度。在含La的合金中出现的细条状析出相,因尺寸非常细小,弥散分布于基体中,起到了弥散强化的作用,进一步提高了AZ91镁合金的硬度。(4)比较AZ91+x%La镁合金在150℃、170℃及230℃时效后的组织及硬度,可知170℃+13h是最合理的时效热处理工艺。此时,La含量为0.1648%的合金硬度峰值为123.37HV,比铸态时提高了34%。