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镁合金作为最重要的轻金属材料之一,由于其独特的优异性能以及良好的发展潜力,使得其相关研究及开发应用越来越受到国内外的重视。但是与铝合金相比,镁合金的应用远远未达到广泛的程度,性能上的一些缺点使其应用存在一定的局限性,所以在高性能镁合金方面的研究引起了学者们越来越多的关注。本文对常用的AZ80镁合金进行研究,选择用合金成分优化的方式来提高其性质和应用,探寻元素在合金中的最优成分范围,设计出性能最好的合金。合金化元素选择Cu元素,设计含有0,0.3,0.5,1.0,2.0 wt%Cu的AZ80合金,通过金相组织观察（OM）以及扫描电子显微观察（SEM）的表征方法,结合X射线衍射分析（XRD）、能谱分析（EDS）、差热分析等分析手段,室温力学性能测试以及硬度测试等测试手段,对AZ80-xCu（x=0、0.3、0.5、1、2）合金进行了系统的研究,分析了添加不同含量的Cu元素对AZ80镁合金显微组织和力学性能的影响。本文研究内容及结论如下:对铸态、均匀化态和挤压态下的AZ80-xCu（x=0、0.3、0.5、1、2）合金进行探究,分析其显微组织,结果表明:铸态AZ80-xCu合金的主要物相组成为α-Mg基体相、分布在晶界处的离异共晶Mg17Al12相以及与离异共晶相伴形成的第二相MgAlCu相。均匀化处理过后,合金中分布于晶界处的离异共晶组织和析出相基本溶入金属基体中,但在AZ80-2Cu合金中并未完全溶回且仍然存在MgAlCu相。经过挤压变形后,合金晶粒明显细化,合金发生了动态再结晶且沿挤压方向存在明显的挤压流线,适量添加Cu元素能有效改善AZ80合金的组织均匀性,促进动态再结晶的完全发生。AZ80-1Cu和AZ80-2Cu的平均晶粒尺寸明显小于AZ80合金的平均晶粒尺寸,适量添加Cu元素可以细化合金晶粒尺寸。随着添加Cu元素含量的增加,铸态和挤压态AZ80-xCu合金中MgAlCu相的数量增多,且挤压态合金中的MgAlCu相尺寸随之增大,并在晶界处聚集。对挤压态AZ80-xCu合金分别进行了T5和T6热处理工艺,关注合金的时效析出行为,探究了T5和T6时效态AZ80-xCu合金的时效强度以及显微组织,分析添加Cu元素对合金时效析出的影响,结果表明:合金经过T5热处理后,形成了连续Mg17Al12析出相和非连续Mg17Al12析出相,挤压态合金经过420℃/2 h以及440℃/2 h的固溶处理,Mg17Al12相均已基本溶入金属基体中,当固溶温度为440℃时,能固溶更多的MgAlCu相,但其组织粗化严重,最后选择420℃/2 h作为AZ80-xCu合金的固溶工艺参数。合金经过T6热处理后,合金中析出Mg17Al12连续析出相和Mg17Al12非连续析出相。适量添加Cu元素可以促进Mg17Al12连续相的析出,增大连续相的密度。五种合金中T6态AZ80-0.3Cu合金连续析出相的尺寸最小,密度最大。合金中的MgAlCu相会抑制非连续析出相的产生,随着添加Cu含量的增加,T5和T6态合金中MgAlCu相的数量增加,非连续析出相区域减少而连续析出相区域增加。对挤压态、T5和T6时效态AZ80-xCu合金分别进行了室温力学性能测试,分析Cu元素对AZ80镁合金力学性能的影响,结果表明:对于AZ80合金而言,对其进行T5热处理能够得到最优的力学性能。而与挤压态合金的力学性能相比,T5和T6时效态AZ80-xCu合金的强度明显提高而延伸率降低。对于挤压态和T5时效态的AZ80镁合金,添加Cu元素并不能有效改善其力学性能,过量的添加反而会降低合金强度。而对于T6时效态AZ80镁合金,添加Cu元素可以明显提高其力学性能。通过比较,T6时效态AZ80-0.3Cu合金屈服强度为308.9 MPa,抗拉强度为455.9 MPa,延伸率为7.3%,拥有最优的综合力学性能。研究说明了T6时效态AZ80-0.3Cu合金具有优秀的力学性能,而时效温度是热处理工艺的重要影响因素,对不同时效温度（150℃、175℃、200℃）下T6态AZ80-0.3Cu合金的显微组织以及力学性能进行了探究,通过对比分析时效温度对合金的影响,结论表明:当时效温度越高,时效析出驱动力越高,合金达到显微硬度峰值速率越快,时间越短。T6时效态AZ80-0.3Cu合金中的Mg17Al12非连续析出相的形貌不同,可分为三种区域:（1）颗粒状相区域;（2）颗粒状相和细小片层状相区域;（3）颗粒状相和粗化的片层状相区域;当时效温度为150℃、175℃和200℃时,均可以同时观察到三种区域的非连续析出相。但是当时效温度为200℃时,合金中的区域（3）更多且更明显,因为随着温度的升高,非连续析出相发生了粗化。合金中连续析出相也会受时效温度的影响,随着温度的升高,其数量增加,尺寸变大。与固溶态合金相比,时效态AZ80-0.3Cu的强度明显提高,而延伸率降低。通过比较不同时效温度下合金力学性能发现,对于AZ80-0.3Cu合金,经过420℃/2 h+175℃/40 h固溶时效处理后,合金具有最优的综合力学性能。