【摘 要】
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镁稀土合金由于其独特的性能（例如密度低、弹性模量低等）而成为汽车、电器和航空航天等领域的结构材料。然而,低强度、热稳定性较差、高成本成为限制镁稀土合金发展的主要因素。变形镁稀土合金可以获得传统粗晶粒材料无法达到的出色的力学性能,然而缺少高压扭转（HPT）工艺以及轧制工艺对低成本Mg-Sm-Ca合金显微组织调控和力学性能提升相关研究的报道,尤其是在纳米晶Mg-Sm-Ca合金的时效行为、热稳定性以及强
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镁稀土合金由于其独特的性能（例如密度低、弹性模量低等）而成为汽车、电器和航空航天等领域的结构材料。然而,低强度、热稳定性较差、高成本成为限制镁稀土合金发展的主要因素。变形镁稀土合金可以获得传统粗晶粒材料无法达到的出色的力学性能,然而缺少高压扭转（HPT）工艺以及轧制工艺对低成本Mg-Sm-Ca合金显微组织调控和力学性能提升相关研究的报道,尤其是在纳米晶Mg-Sm-Ca合金的时效行为、热稳定性以及强化机制方面少有人研究。本文利用变形工艺和热处理相结合对Mg-4.97Sm-0.84Ca（wt.%）合金进行加工处理,成功制备了纳米镁稀土合金,研究了Mg-Sm-Ca合金的组织演变与力学性能,评估了Mg-Sm-Ca合金的热稳定性以及强化机理。在530℃下对Mg-Sm-Ca合金固溶处理8 h后进行HPT加工,经过室温下4圈HPT加工后样品中心和边缘位置硬度值趋于一致,硬度值约为109 HV。合金组织中存在平均晶粒尺寸约为70 nm的纳米晶,且具有高角度晶界。合金中形成高密度的位错,主要归因于塑性变形过程中产生较大的应力以及应变导致晶格发生畸变。对室温下HPT变形1圈的Mg-Sm-Ca合金在175℃下进行时效处理,在1.5 h后样品硬度达到峰值,约为134 HV。在室温下,对Mg-Sm-Ca合金HPT变形4圈后进行时效处理,经过125℃时效8 h后样品硬度可以达到145 HV。对室温下HPT变形4圈的Mg-Sm-Ca合金进行等时退火处理,在200℃退火1 h后,合金显微组织中分布有致密且细小的第二相颗粒,其平均尺寸约为32 nm,起到钉扎晶界的作用。通过晶粒生长激活能的计算评估了合金的热稳定性。同时,定量评估了各个强化机制对合金性能的贡献。轧制处理后的固溶态Mg-Sm-Ca合金中出现了三种相,Mg41Sm5相,Mg3Sm相和Mg2Ca相。随后进行HPT加工,结果表明,Mg3Sm相在HPT变形过程中转化成了Mg41Sm5相并呈弯曲条状。复合变形（轧制变形和HPT变形）的Mg-Sm-Ca合金在150℃下进行时效处理,在3.5 h后达到约175 HV的超高硬度,这主要归因于合金中存在高密度低错配度的纳米级颗粒。同时,晶界处出现纳米级析出物,这有效地阻碍了位错运动。
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