镁具有质量轻、比强度以及比刚度高等出色的力学性能,但镁的绝对强度低、塑性差,所以通过不同手段改善镁合金的强度和塑性具有重大意义。本文通过在Mg中添加稀土元素Gd和Y来提高材料的基础性能,然后再通过表面机械研磨处理(SMAT)配合热处理工艺来调控微观组织,提高材料的综合力学性能。为找到更具有强韧化潜力的合金,制备了Mg-8Gd-3Y合金和Mg-8Gd-7Y合金,对比了两种合金的微观组织和力学性能。结果表明:经固溶处理后,枝晶偏析被全部消除,有Mg5(Gd,Y)第二相粒子析出,并且出现了粗大的富Y元素第二相。室温拉伸后发现,固溶态和热轧态Mg-8Gd-7Y合金的屈服强度和抗拉强度均高于Mg-8Gd-3Y合金,但断后延伸率都相对低于Mg-8Gd-3Y合金,对两种合金的拉伸断口进行分析,在Mg-8Gd-7Y合金断口中发现高Y含量第二相,这说明富Y第二相粒子对塑性变形能力产生了不利影响。选取热变形后的Mg-8Gd-3Y合金作为研究对象,对其进行了表面机械研磨处理以及不同工艺的热处理。经SMAT之后,合金组织呈梯度结构,从研磨面面到组织内部被分为严重变形区、中等变形区和基体区。梯度Mg-8Gd-3Y合金的严重变形层厚度为300μm,中等变形区域为距表面300～600μm深度范围,600μm深度以下区域为基体区。对SMAT后不同层的时效硬化行为研究发现:SMAT可以大幅度缩短达到硬度峰值的时间,并且材料的硬度值从研磨面至基体方向成梯度分布。SMAT态Mg-8Gd-3Y合金屈服强度和抗拉强度分别达到了220Mpa和264MPa,但延伸率从热轧态的4.4%降低到1.4%。SMAT态的Mg-8Gd-3Y合金经高温退火处理后(500℃×15min),组织内部发生了动态再结晶,出现了等轴状再结晶晶粒,晶粒尺寸沿深度方向呈梯度分布。经0～16h的时效处理后发现,SMAT态Mg-8Gd-3Y合金的三个区域均在8h时达到了硬度峰值。经时效后退火,材料的塑性变形能力得到了大幅度提升,从1.6%的延伸率上升到10.4%,抗拉强度最终达到了244MPa。图51幅;表6个;参88篇。