镁合金被誉为“21世纪的绿色工程材料”,具有高效节能环保等优点,在航空航天、军工等领域都具有极其重要的应用价值。但镁合金的加工成型性能低,阻碍工业化生产及推广,严重制约其广泛应用。许多镁合金在一定的温度应变速率范围内尤其是中温塑性变形时容易出现一种流变失稳现象,主要表现在拉伸应力-应变曲线上出现锯齿状的波动,即锯齿流变行为,并且使合金的延伸率降低。本文选用Mg-3Nd-1Zn(NZ31)耐热镁合金为研究对象,利用金相技术、扫描电镜以及透射电镜和力学性能试验表征了其在不同加载条件及环境温度变形时的组织演变和力学性能,分析了变形温度及速率、析出相尺寸及分布对锯齿流变的类型及临界应变的影响。研究了不同温度及应变速率对固溶处理态NZ31镁合金锯齿流变类型的影响。结果表明:锯齿流变行为出现在150℃~300℃及1′10-4~1′10-2s-1的温度及应变速率范围内。随着温度的升高或应变速率的降低,锯齿流变类型由A型转变为B型最后转变为C型。在这个过程中,温度的变化影响溶质原子扩散速率,应变速率的变化主要影响位错运动速率。温度的增加或应变速率的降低可以增加溶质原子对位错的钉扎能力,从而使锯齿类型从A型转变成B型。但温度过高时或应变速率过低时,钉扎能力太强也会表现出对锯齿流变行为的抑制作用,主要由于其抑制位错摆脱溶质原子的过程(脱钉过程),从而使锯齿类型从B型转变成C型。研究了不同温度及应变速率对固溶处理态NZ31镁合金锯齿流变出现的临界应变的影响。结果表明:随着温度的升高或应变速率的降低,锯齿流变出现的临界应变先降低后增加(从正常临界应变行为到反常临界应变行为)并且对应相应的锯齿类型。在这个过程中,锯齿流变出现的临界应变由两个因素控制。其中在低温时,钉扎的临界应变主导着锯齿流变的出现,并且其随着温度的增加而降低,锯齿流变的开始伴随着钉扎过程而产生A型或B型锯齿。在高温时脱钉的临界应力主导着锯齿流变的出现,并且其随着温度的增加而增加,锯齿流变的开始伴随着脱钉过程而产生的C型锯齿。利用不同热处理工艺,调控NZ31镁合金的析出相尺寸及分布,研究了析出相及溶质原子浓度对锯齿流变行为的影响。结果表明:固溶处理后的NZ31合金在250℃到275℃温度范围内进行20min~30min短时间的高温时效,基体中产生大量颗粒状、BCT结构的b相Mg Nd,且晶界附近的密度高于晶内,且对基体有显著强化作用。NZ31合金中b’’相对锯齿流变的影响主要表现在于:一方面析出相对位错的阻碍促进溶质原子向位错处偏聚,但也对位错摆脱溶质原子产生抑制,使锯齿流变行为中的应力锯齿形状发生圆滑状变化。另一方面析出相的产生会降低合金基体中的溶质原子浓度,从而使锯齿流变作用减弱。