形变和热处理是镁合金中常见的强化手段,通过形变强化和析出强化可以提高镁合金的综合性能,充分发挥其轻质的特点,推进在工业中的应用。本文选取Mg-8Gd-3Y-0.4Zr(GW83K)合金为研究对象,通过锻造加再挤压变形、以及后续热处理成功制备了具有高强度的变形镁合金。研究了锻造和挤压变形工艺参数对GW83K合金的成形性能、微观组织、力学性能的影响,得到了制备优异综合性能合金的工艺。本文综合研究了不同状态(固溶态、锻造态、锻造+挤压态)GW83K合金的时效硬化规律,分析了时效处理对合金硬度和拉伸性能的影响规律,通过人工时效热处理大幅提高了合金的强度。对于制备得到的性能优异的合金,针对其独特的形貌特征,研究了双峰组织合金的强化机理,分析了粗、细晶在双峰组织合金力学性能中各自的贡献。研究表明,GW83K合金具有较好的可锻性,适宜始锻温度380℃以上,在430℃时,可以达到总锻造变形量68%而不出现裂纹。经过锻造变形后的合金表现出明显的各向异性,沿着自由锻拔长方向的力学性能最佳;保持锻造总变形量30%,380℃锻造产生大量变形孪晶,动态再结晶随着锻造温度升高而增加并消耗孪晶,480℃锻造得到完全再结晶组织,然而由于温度过高,再结晶晶粒已经粗化长大,430℃锻造GW83K合金具有最优的力学性能。保持锻造温度不变,随着锻造总变形量从15%增加到45%,动态再结晶增加,GW83K合金的平均晶粒尺寸减小,力学性能逐渐提高,同时合金的织构和各向异性也增强。在430℃、30%变形量锻件基础上进行再挤压,再挤压伴随着强烈的动态再结晶。保持挤压比为4,改变挤压温度,从325℃-450℃合金的挤压态组织逐渐由变形的原始锻造态粗晶和再结晶细晶共存的双峰组织向完全再结晶的均匀组织转化,其强度也相应地先增加后降低。375℃下挤压,挤压比为4时得到双峰组织合金,而挤压比为9和16时合金均发生完全动态再结晶。具有最优力学性能合金在375℃挤压比为4时得到,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为337MPa、392MPa和15.4%。塑性变形能提高合金的初始硬度和峰时效硬度。锻造态合金初始硬度约为85HV,比固溶态提高约5HV;具有双峰组织的锻造+挤压态GW83K合金初始硬度比锻造态提高约10HV。整体而言,锻造+挤压态GW83K合金能获得比其他状态更高的峰时效硬度。不同状态的GW83K合金时效硬化规律类似,时效时都有一个孕育期,材料的硬度上升缓慢,过了孕育期平台后材料硬度迅速上升。时效温度升高,可以加速溶质原子的扩散,从而缩短孕育期。时效热处理大幅提高了GW83K合金的强度,375℃条件下挤压比为4合金经过175℃时效512h屈服强度408MPa,抗拉强度512MPa,延伸率5.5%。对含双峰组织的锻造+挤压态GW83K合金研究表明,双峰组织中的粗晶为变形的原始锻造态晶粒,表现出强烈的锻造态织构,而再结晶的细晶织构则无序化,弱化了合金的整体织构。合金各向异性明显,织构对沿挤压方向强度有显著的提升作用。沿挤压方向拉伸,合金屈服强度和抗拉强度比沿45°方向分别提高了117MPa和122MPa。同时,材料具有较好的拉压对称性,室温拉伸时拉伸孪晶被强烈抑制从而促进了其强度的提高。双峰组织中粗、细晶对合金力学性能的贡献各异,随着粗晶比例的提高,双峰组织合金的强度有所降低而塑性逐渐升高。