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目前常用的商业化镁合金一般为镁铝基合金,由于这类合金析出Mg17Al12低熔点相,其高温性能不佳,因此在汽车及航天动力构件(服役温度一般较高,在150℃及以上)上的应用较少。因此,以Zn部分或全部代替Al的Mg-Zn基镁合金的研究受到越来越多的关注。但Zn含量的增加会造成铸锭的热裂倾向和显微疏松,不利于商业铸件生产和加工变形,极大地限制了其在工业中的应用。因此需考虑添加第三组元来解决这个问题。稀土元素的加入能够有效提高Mg-Zn合金的铸造性能。在镁合金中添加轻稀土元素Ce是值得研究的方向之一。除改善铸造性能外,Ce与Mg能形成高熔点化合物,能够显著提高镁合金室温、高温机械性能及铸造性能。根据Mg-Zn合金强度高、铸造性能相对差的特性,通过加入Ce元素,可改善缺点,得到性能良好的镁合金。并且,镁合金中添加Ce,在塑性变形时可以弱化织构,获得良好的塑性。本文制备了 Mg-Zn-Ce系富镁角不同成分的镁合金:Mg-x(x=0.5,2.0,4.0,6.0)Zn-2.0Ce和Mg-x(x=0.5,2.0,4.0,6.0)Zn-0.2Ce合金。利用金相显微镜、扫描电镜分析研究了铸态、热处理态及400℃多道次热轧态合金的组织形貌;通过扫描电镜能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)分析热轧态合金的相成分及相组成;通过透射电镜(TEM)分析了热处理态Mg-6.0Zn-0.2Ce合金在450℃×10h固溶处理+190℃×(4、8h)时效处理的析出相及其形貌;利用硬度仪对铸态、热处理态及400℃多道次热轧态合金进行显微硬度测试,利用拉伸试验机对热轧合金进行力学性能测试,针对不同处理状态下的合金,分析Zn及Ce的含量对其力学性能的影响。根据以上实验数据,进行综合分析,以下研究结果:(1)对铸态镁合金研究发现,Ce的含量相同时,随Zn含量的增加,晶粒细化,初生相析出增多;并且随Zn含量的增加合金的硬度提高,Ce含量为0.2wt.%的合金硬度增加更快,这是由于晶粒细化和析出相分布弥散共同作用的结果。Ce的含量为2.0wt.%时,初生相含量较多且多于晶界处析出。(2)对热处理态镁合金研究发现,450℃×10h为最佳固溶处理制度。对450℃×10h固溶处理的镁合金,在190℃进行不同时间(1～100h)时效处理,发现Mg-6.0Zn-0.2Ce合金的时效效果更为明显,硬度随着时效时间的延长先迅速增加,达到最高值后缓慢下降,在190℃×8h时效处理效果最佳,峰时效强度是93.27HV。对Mg-6.0Zn-0.2Ce合金时效4h和8h的试样进行透射分析,发现两种状态下的合金均有两种形态的第二相析出,即杆状的β’1相和盘状的β’2相。但由于4h时效的第二相析出尺寸小于8h的析出尺寸,并且4h时盘状析出β’2相很少,还没有达到最佳的强化效果。而8h时效析出的第二相的相含量及相尺寸达到最佳的时效强化效果。这说明第二相析出及第二相的形态是影响强化效果的重要因素。(3)对热轧态镁合金研究发现,经在400℃进行热轧,粗大的铸态晶粒在热轧的剧烈变形过程中发生动态再结晶,组织细化。经过轧制合金的析出物破碎,均匀分布在晶内。Mg-6.0Zn-2.0Ce和Mg-2.0Zn-0.2Ce合金的动态再结晶等轴程度较好。与铸态相比,Mg-6.0Zn-2.0Ce热轧态的晶粒尺寸由72μm细化到12μm,Mg-2.0Zn-0.2Ce的晶粒尺寸由207.43μm细化到11μm,二者组织均实现不同程度的细化。Mg-0.5Zn-2.0Ce和Mg-0.5Zn-0.2Ce 合金的相组成为 α-Mg 和 Mg12Ce,Mg-x(x=2.0,4.0,6.0)Zn-2.0Ce Mg-x(x=2.0,4.0,6.0)Zn-0.2Ce的相组成为α-Mg和T相。拉伸实验结果表明,在Mg-Zn-Ce该合金体系中,Mg-2.0Zn-0.2Ce合金屈服强度和抗拉强度分别为283MPa与331MPa,延伸率为16.6%,具有良好的塑性,综合力学性能最好,这是由于该合金再结晶较完全,晶粒趋于等轴,晶粒尺寸细小,且析出相弥散分布。