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被誉为“21世纪的绿色工程材料”的镁合金具有许多优异的独特性能，如比强度高、比刚度高、导电导热性好，兼有良好的阻尼减震和电磁屏蔽性能，易于加工成形，良好的可再生回收利用等优点，所以应用十分广泛。近年来，由于能源和环境问题的日益严重，镁合金的研究得到越来越多的关注，因此对新型镁合金体系进行基础研究具有重要的意义。本文采用金属型重力浇铸法制备出新型ATZ331合金铸锭，对铸态、固溶态和轧制态ATZ331合金进行了显微组织观察及力学性能测试，并对固溶、轧制工艺参数进行了优化，探索了固溶态和轧制态ATZ331合金强韧化机理。对铸态ATZ331合金研究结果表明，铸态ATZ331合金显微组织主要由-Mg、Mg17Al12、Mg2Sn和MgZn相组成。基体为-Mg等轴晶，Mg17Al12相主要呈断续网状分布在-Mg晶界、Mg2Sn相主要以粒状分布在-Mg等轴晶一次枝晶间及以断续网状分布在-Mg晶界、MgZn以断续网状和粒状分布在-Mg晶界。ATZ331合金具有良好的力学性能，最佳拉伸强度为222MPa，延伸率为18.4%。通过对不同固溶工艺处理后的ATZ331合金显微组织及力学性能研究发现，最佳固溶工艺为：首先在415℃保温16小时，然后再升温至450℃保温8小时。经上述固溶工艺处理后的ATZ331合金主要由-Mg组成，仅有很少量细小的Mg2Sn相残留，特别是固溶态ATZ331合金显微组织中出现了孪晶。此时合金的力学性能最好，抗拉强度达到237MPa，延伸率为21.7%，其强韧化机理主要为固溶强化以及孪晶强化，但固溶态合金的显微硬度稍有降低。对轧制及轧后退火态ATZ331合金显微组织及力学性能研究发现，单向及交叉轧制的最佳工艺为：轧制温度为400℃，道次压下量为20%；轧后退火温度为300℃，保温时间1小时。单向轧制态ATZ331合金沿轧向拉伸强度为292MPa，延伸率为25.9%，横向拉伸强度为363MPa，延伸率为15.6%，力学性能存在各向异性，主要是由于ATZ331轧板中存在{0001}基面织构，使沿轧向拉伸时基面Schmid因子增大，屈服强度降低；单向轧制后退火态ATZ331合金沿轧制方向综合力学性能最佳，其拉伸强度为271MPa，延伸率高达30.7%。交叉轧制态拉伸强度为274MPa，延伸率为21.4%，虽然其延伸率较单向轧制的低但是交叉轧制后合金的各个方向力学性能均衡。轧制后合金的显微硬度升高，有轧制析出相存在。