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人们生活水平的提高和环保意识的增强促进了工业材料生产不断向轻量、高质、低碳的方向变革。在此背景下,镁合金因其密度低、易回收等系列的优点,受到人们的极大追捧。目前常用镁合金系列有AZ91、AZ63等Mg-Al-Zn系合金,以及加入稀土元素提高耐热性的Mg-Al-Re系等镁合金。本课题是以Mg-6Al-5Zn-5Gd铸造合金及Mg-6Al-1Zn-1Nd变形合金为基础,添加不同含量的Ca元素作为实验合金。然后研究了Ca元素对Mg-6Al-5Zn-5Gd铸造镁合金及Mg-6Al-1Zn-1Nd变形镁合金的显微组织和力学性能的影响。这为汽车以及其他工业领域低成本、耐高温、高Ca含量、高强度镁合金的开发提供实验和理论依据。铸造Mg-6Al-5Zn-xCa-5Gd合金显微组织主要由α-Mg基体相,β-Mg25(Al,Zn)37.5相,颗粒状Al2Gd相和块状CaZn5相组成。随含Ca量增加,组织中沿晶界连续网状分布的第二相逐渐被细化、分割,呈断续分布。T6处理后,合金产生时效强化,时效12h后合金硬度达到峰值。随时效时间延长,硬度稍有降低,然后趋于平缓,说明合金有较优异的热稳定性。断口分析表明,随着含Ca量的增加和热处理方式的不同,合金的断裂机制有从脆性断裂向韧性断裂转变的趋势。当含Ca量为6wt.%时,铸态合金断口形貌中有明显韧窝存在,T6处理后,其中韧窝数量增多,大小一致,分布趋于均匀。其中经过390℃/8h固溶+200℃/12h时效处理的Mg-6Al-5Zn-6Ca-5Gd合金力学性能最佳。挤压工艺可有效细化晶粒。挤压变形的Mg-6Al-1Zn-1Nd合金组织中主要相为α-Mg基体,β-Mg17Al12相,以及Al2Nd相。随着含Ca量的添加,生成新的Al2Ca相。合金组织中晶粒的尺寸随着含Ca量的增加而逐渐减小。时效处理后合金硬度均现先增高后降低,然后趋于平缓。随时效时间的增加,Al原子在基体Mg中的溶解度逐渐下降,析出相逐渐增多。时效处理后,合金断口韧窝数量增加。无Ca合金的强度和伸长率均较低,含Ca量为2%时,由于新的颗粒相Al2Ca的连续弥散析出,合金具有较高的时效强化效果。此时合金具有较高的抗拉强度和屈服强度,分别为299MPa和269MPa。在Ca含量为2%时,合金的塑性较高,可达21.6%;Ca含量3%时,合金抗拉强度和屈服强度下降,分别为276MPa和247MPa,伸长率为19.5%。