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Mg–10Gd–3Y–0.5Zr合金以其优良的时效强化性能及热稳定性,已成为最具工程应用前景的航空航天材料之一。而航空航天零部件在服役过程中常承受高温和交变循环载荷的共同作用,故合金的高温性能及疲劳性能是其重要的技术指标之一。本文以砂型低压铸造和金属型重力铸造Mg–10Gd–3Y–0.5Zr合金为主要研究对象,研究分析了砂型铸态、T4态、T6态以及金属型T6态Mg–10Gd–3Y–0.5Zr合金的高温拉伸/压缩性能、拉压低周疲劳性能及疲劳断裂机制,并采用半原位拉压低周疲劳试验方法探索了合金疲劳损伤行为。高温拉伸/压缩试验表明,砂型T6态合金在室温下的拉伸性能优于金属型T6态合金,而在250℃高温时低于金属型重力铸造合金,这主要是由于两种铸造工艺导致的晶粒尺寸、缺陷密度等微观组织差异所造成的。而合金压缩性能对两种铸造工艺造成的组织差异不敏感。砂型与金属型T6态Mg–10Gd–3Y–0.5Zr合金的拉伸性能表现出高温强度反常现象,即合金强度随拉伸温度的提高先增加而后减小,其中,砂型T6态合金的拉伸强度在150℃达到峰值为350MPa,金属型T6态合金的拉伸强度在200℃达到峰值为341MPa,而两种合金的压缩性能随实验温度升高而逐渐降低。同时,该铸造合金还存在拉压屈服不对称性,室温下,砂型T6态合金和金属型T6态合金室温压缩/拉伸屈服比分别为1.13和1.26,且实验温度对拉压屈服不对称性无显著影响。拉压低周疲劳试验表明,不同应变幅条件下(应变幅值0.25%-0.7%),不同热处理态Mg–10Gd–3Y–0.5Zr合金的疲劳寿命表现出不同的差异,其中,在高应变幅0.7%时,砂型T6态合金的疲劳寿命比砂型铸态合金高约17%;而在低应变幅0.25%时,砂型T6态合金的疲劳寿命约为砂型铸态合金疲劳寿命的704%。总体而言,在相同应变幅时,各类试验合金的疲劳寿命长短依次为:砂型T6态合金、金属型T6态合金、砂型铸态合金、砂型T4态合金。同时,基于Manson-Coffin公式并引入适当参数可较准确地预测不同状态Mg–10Gd–3Y–0.5Zr合金在不同应变幅值下的疲劳寿命。试验合金随着拉压循环周次的增加均发生了循环硬化与软化现象,且高应变幅下该现象更为显著。应变幅为0.6%时,砂型铸态合金几乎没有循环软化阶段,而金属型T6态、砂型T4态和砂型T6态合金的疲劳软化分别发生在约70%、60%和40%疲劳寿命之后。通过对不同热处理态疲劳试样的断口观察发现,合金的疲劳裂纹源区位于试样边缘,裂纹由边缘向中心扩展。在高应变幅0.7%下,疲劳裂纹源表现为多点萌生,在低应变幅0.25%下,疲劳裂纹源表现为单点萌生;疲劳裂纹扩展区的面积随应变幅的减小而增大。疲劳损伤行为试验表明,Mg–10Gd–3Y–0.5Zr合金的循环硬化是由于滑移线、孪晶界等塑性变形特征阻碍位错的滑移所造成,而循环软化是由于大量疲劳裂纹的萌生与合并引起的。疲劳裂纹倾向于萌生在试样边缘以及近表面的驻留滑移带处;应变幅值0.6%的疲劳裂纹萌生于约10%-30%疲劳寿命,应变幅值为0.3%时,疲劳裂纹萌生于约50%-70%疲劳寿命,随着应变幅值下降,疲劳裂纹萌生寿命增加。在高应变幅0.6%下,β’析出相能够降低疲劳裂纹的扩展速率,阻碍疲劳裂纹扩展,提升T6态合金的疲劳裂纹扩展寿命;在低应变幅0.3%下,β’析出相能够增加合金的疲劳裂纹萌生寿命,并减少驻留滑移带裂纹的萌生数量,由此可见,时效处理是提升疲劳寿命有效的途径。