Mg-Y-Nd-Zr和Mg-Nd-Zn-Zr系铸造镁合金因具有力学性能高和铸造性能好等优点,在汽车、航空航天和其它领域应用前景广阔。然而,现有Mg-Y-Nd-Zr和Mg-Nd-Zn-Zr系铸造镁合金的力学性能还难以满足高强镁合金的要求,因此,有必要针对Mg-Y-Nd-Zr和Mg-Nd-Zn-Zr系铸造镁合金的开发展开进一步的研究。众所周知,合金化和/或微合金化作为改善镁合金常/高温力学性能的重要手段,已在高性能镁合金的研制上得到了积极的应用。目前,在高性能镁合金改性研究上得到应用的合金化和/或微合金化元素中,元素Gd,Y和Zn因具有沉淀强化效果强和/或成本低廉等优势而优势而较为引人注目。然而,目前关于Gd,Y和Zn尤其是少量Gd,Y和Zn改性Mg-Y-Nd-Zr和/或Mg-Nd-Zn-Zr系铸造镁合金的研究报道还相对较少。因此,针对Mg-Y-Nd-Zr和Mg-Nd-Zn-Zr系铸造镁合金的Gd,Y和/或Zn合金化和/或微合金化及其相应的显微组织和力学性能展开研究,对于Mg-Y-Nd-Zr和Mg-Nd-Zn-Zr系高强铸造镁合金的开发和扩大其应用具有重要的理论指导意义和实际应用价值。本文基于设计制备的Mg-4Y-2.8Nd-0.4Zr-Gd/Zn和Mg-3Nd-0.2Zn-0.45Zr-Gd/Y(wt.%)试验镁合金,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、差热分析(DSC)、显微硬度和室温力学性能测试等手段,研究了Mg-4Y-2.8Nd-0.4Zr-Gd/Zn试验镁合金的铸态和热处理显微组织和力学性能以及Gd和Y添加对Mg-3Nd-0.2Zn-0.45Zr试验镁合金铸态和热处理显微组织和力学性能的影响,并得到了以下主要研究结果:1)含0.2wt.%Zn、1wt.%Gd和0.2wt.%Zn+1wt.%Gd的Mg-4Y-2.8Nd-0.4Zr试验镁合金的铸态组织具有相同的相组成,均主要由α-Mg、Mg24Y5相及Mg12Nd相组成。同时,虽然所有试验合金铸态组织中的晶界处均存在不均匀分布的共晶组织,但对于不同的合金,其晶界处共晶组织的数量存在差异,其中含1wt.%Gd和0.2wt.%Zn+1wt.%Gd合金晶界处共晶组织的数量较含0.2wt.%Zn合金的多。此外,在本文的试验条件下,含1wt.%Gd和0.2wt.%Zn+1wt.%Gd合金的铸态室温拉伸性能稍高于含0.2wt.%Zn的合金。2)固溶+时效处理可以明显改善含0.2wt.%Zn、1wt.%Gd和0.2wt.%Zn+1wt.%Gd的Mg-4Y-2.8Nd-0.4Zr试验镁合金的室温抗拉性能。在本文试验条件下,试验镁合金较佳的热处理工艺为500℃×10h固溶+200℃×36h时效。在该热处理工艺下,含0.2wt.%Zn+1wt.%Gd的Mg-4Y-2.8Nd-0.4Zr试验镁合金获得了优异的室温拉伸性能,其室温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到了343MPa、196MPa和4.3%,满足了工业应用高强和高韧的要求。3)含1wt.%Y、1wt.%Gd和不含Y和Gd的Mg-3Nd-0.2Zn-0.45Zr试验镁合金的铸态组织具有相同的相组成,均主要由α-Mg和Mg12Nd相组成,并且所有试验合金的晶粒尺寸相近。然而,在Mg-3Nd-0.2Zn-0.45Zr合金中加入Y或Gd后,合金铸态组织中晶界处的共晶相数量增多。此外,在本文的试验条件下,含1wt.%Y的试验合金展示了相对较高的铸态室温拉伸性能,其室温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到了192MPa、99MPa和13.3%。4)固溶+时效处理可以明显改善含1wt.%Y、1wt.%Gd和不含Y和Gd的Mg-3Nd-0.2Zn-0.45Zr试验镁合金的室温抗拉性能。在本文试验条件下,试验镁合金较佳的热处理工艺为500℃×10h固溶+175℃×36h时效。在该热处理工艺下,含1wt.%Y的Mg-3Nd-0.2Zn-0.45Zr试验镁合金获得了相对较优的室温拉伸性能,其室温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到了290MPa、144MPa和8.4%,基本可以满足工业应用高强和高韧的要求。