镁合金作为最轻的金属结构材料,被誉为“二十一世纪绿色工程结构材料”,在航空航天、国防军工、汽车以及电子产品中具有极其重要的应用价值。但是镁合金相比铝合金室温和高温力学性能差,大大限制了其应用范围。近年来新研发的Mg-Gd-Y系合金具有很高的室温和高温强度以及良好的高温抗蠕变性能,受到了广泛的关注。然而,现有的研究主要集中在金属型铸造方面,关于砂型铸件的研究相对较少。此外该类合金薄板虽然具有较高的力学性能,但是现有研究所采用的制备方法成本相对较高且不利于连续化生产。本文以Mg-9Gd-4Y-Zr(wt.%)(以下简称GW94)合金为研究对象,研究了砂型铸造GW94合金单铸试棒的铸态、固溶态和峰值时效态下的微观组织和力学性能,并分析了相应的强韧化机理和断裂机制。此外,还对金属型铸造GW94合金铸锭在多道次热轧过程中的微观组织和力学性能的演变及规律进行了表征和分析,研究结果表明:(1)砂型铸造GW94合金的铸态组织主要由等轴晶α-Mg固溶体、晶界处的共晶相Mg24(Gd,Y)5以及少量的方块相Mg5(Gd,Y)组成。优化后的固溶处理工艺为525℃×6h。固溶处理后合金的微观组织转变为α-Mg的过饱和固溶体、铸态残留相Mg5(Gd,Y)以及固溶过程形成的方块相。(2)峰值时效态合金随着温度的升高,合金的伸长率不断提高,并出现了高温抗拉强度高于室温的反常力学行为,这可能是由于β′相优越的热稳定性和高温下多滑移系的启动所致。(3)室温拉伸时,铸态GW94合金断裂机制为以沿晶断裂为主的解理断裂;固溶态GW94合金断裂机制变为穿晶准解理断裂;峰值时效态GW94合金在室温拉伸的断裂机制为混合的穿晶准解理断裂和解理断裂,以准解理断裂为主,而高温拉伸时由于晶界的软化则转变为微孔聚集型的沿晶断裂。(4)轧制态GW94合金主要由粗大的变形组织、细小的再结晶组织以及孪晶组成。随着轧制道次的增加,组织逐渐均匀化,粗大变形组织和动态再结晶的体积分数不断降低,而孪晶的体积分数不断增加;最后一道次随着压下量的增加,组织逐渐不均匀化,动态再结晶体积分数增加,然而孪晶体积分数降低,并且晶界明显发生弯曲。所以,在该合金的多道次热轧过程中,道次间的退火是导致其组织均匀化,以及轧制过程中形成的动态再结晶长大的重要原因。(5)随着轧制道次的增加,晶界上的偏析沿RD方向成流线分布,且流线的数量不断增加,Mg5(Gd,Y)、Mg3(Gd,Y)相不断在偏析的流线内生成,固溶过程形成的相不断溶解,基体中第二相总的体积分数不断增加。(6)轧制态GW94合金的织构类型均为环状多峰织构,轧制过程是导致织构基面化和强度变强的主要原因,而道次间退火是织构弱化的主要原因。(7)随着轧制道次的增加,轧制态合金的抗拉强度和屈服强度逐渐增加,然而伸长率逐渐降低;断裂模式均为准解理断裂,且舌头花样逐渐增多。