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在过去的几十年中,镁合金受到了极大的关注。作为最轻质的结构金属,镁合金在3C和航空航天领域有着广泛应用。与其他结构金属材料(如铝合金和钢)相比,镁合金的大规模商业化被其强度不高、塑性较差、高温性能不好等缺点所严重限制,由于其密排六方的晶体结构,导致镁合金室温滑移数目不足。合金化是一种能有效提高镁合金的力学性能的方法,同时机械热变形能够通过晶粒细化提高镁的成形性能。因此,进一步提高镁合金的力学性能,探索合金化对镁合金微观组织和力学性能的影响规律与机制,为镁合金材料的功能和结构一体化打下基础,提升镁合金价值,扩大镁合金应用。本文对Mg-Y-Zr和Mg-Al-Ca镁合金添加不同含量的Nd,以期望获得力学性能良好的优化合金成分。并采用金相分析、XRD、SEM、EDS、TEM、拉伸、压缩测试等实验手段,研究了Nd添加对Mg-Y-Zr和Mg-Al-Ca镁合金组织和性能的影响。由此得到的研究结果如下:(1)在没有添加Nd的合金中,存在α-Mg和Mg24Y5相,当Nd加入到Mg-Y-Zr合金中,会形成新的β相(Mg12YNd2)。热挤压过后的合金基体中,随着Nd含量的增加,弥散分布着越来越多的破碎的Mg24Y5和Mg14YNd2相,促进了挤压态合金动态再结晶行为,并且动态再结晶的体积分数增加,合金的晶粒也从4.58μm细化到1.28μm。Nd含量由0增大到2.63%,挤压合金的抗拉强度和屈服强度增大,最大值分别达到285MPa和233MPa,未添加Nd的合金表现出最好的延伸率为29.1%,但延伸率随着Nd含量的增加降低至4.71%。(2)Mg-Y-Zr-Nd系合金挤压板材在热轧后发生了明显的再结晶现象,晶粒沿轧制方向拉长,第二相在轧制过程中被破碎并且沿轧制方向分布,Nd元素含量的增加导致轧制板材的基面织构强度降低。退火后的Mg-Y-Zr-Nd系合金轧制板材发生静态再结晶,晶粒大小变得均匀,基面织构强度较轧制态相比得到了弱化。退火不能改变板材的基面织构类型,但会大大降低基面织构强度。退火后Mg-Y-Zr-Nd系合金轧制板材的抗拉强度和屈服强度降低,延伸率提高。本课题中的挤压轧制、退火处理,获得了高性能的Mg-Y-Zr-Nd合金板材,其力学性能明显优于现行的商用镁合金板材的力学性能,具有较好的工程应用潜力。(3)在没有添加Nd的Mg-Al-Ca合金中,存在α-Mg、Mg17Al12和Al2Ca相,当Nd加入到Mg-Al-Ca合金中,会与Al原子结合形成新的Al11Nd3相和Al2Nd相,Al11Nd3相和Al2Nd相的数量随Nd含量的升高而增多。随着Nd含量的增加,挤压合金的晶粒得到细化,并且可以有效地弱化合金的(0002)基面织构。挤压合金在150℃的抗拉强度和屈服强度随着Nd含量的增加而增大,延伸率逐渐下降,但维持在较高水平(不低于39%)。强度的提高是细晶强化、第二相强化和固溶强化综合作用。挤压态Mg-Al-Ca-1.76Nd在150℃表现出最高的抗拉强度(229MPa)和屈服强度(159MPa)并维持较高的延伸率(39.3%)。该合金在150℃具有比商用WE43镁合金更高的力学性能,且成本比WE43合金更低。在室温时,其力学性能也表现出相同的趋势。