近年来,以Mg-Gd-Y合金为代表的镁稀土合金,因其优异的室温和高温力学性能,在国防军工、航空航天、汽车电子等领域异军突起,受到制造业与学术界的重视。但仅仅依靠合金化提高镁基材料的力学性能依然难以突破其刚度偏低的瓶颈。通过向镁合金基体中加入陶瓷颗粒、晶须等增强体制备镁稀土基复合材料成为可进一步改善镁稀土合金的力学性能有效途径。而现有的针对镁基复合材料增强体的研究大多专注于单一的微米尺度或纳米尺度增强体,这并不能有效解决复合材料刚度和延伸率需要同时提高的急迫需求。因而,若有一种物质在较小的尺度弥散分布时能够强化基体合金,而在尺度稍大时又能够有效提高基体合金的刚度,则极其有望通过调控此种“双尺度分布”来实现对基体材料强度、刚度和塑性的协同改善作用。为解决上述问题,经过调研发现,以Mg-Gd-Y镁合金为代表的铸造镁稀土合金在制备复杂结构件时,往往成品率很低,从而带来大量的废品,采用重熔对稀土元素进行回收时也会导致稀土元素的损失;而铸件的残次品及其机加工产生的废屑可以通过粉末冶金的方法进行回收而不会出现稀土元素的损耗。其次,Si C凭借其强度和模量高、热膨胀系数低、成本低等优势,是轻金属复合材料中最常见同时也是应用最为广泛的增强体颗粒,成为镁稀土基复合材料可能的有效增强体。在此基础上,本课题基于砂型铸造Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金废屑和商业易于获得的两种尺度规格的Si C颗粒粉末,采用粉末冶金法制备出不同尺度、不同体积分数的GW103K/Si C复合材料,并对基体合金及复合材料进行烧结及后续的挤压和等通道角挤压（ECAP）等加工手段,利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等手段表征分析材料的微观组织。通过硬度、压缩性能测试等分析基体合金及复合材料在不同成分、不同工艺下的时效硬化行为和力学性能。系统研究了基于粉末冶金法的双尺度颗粒增强镁稀土基复合材料的制备加工技术及各制备过程和后续热处理过程的微观组织演变规律、时效硬化机理及力学性能强化机制。本课题探讨了热压烧结、热挤压和等通道角挤压等三种制备工艺对双尺度Si C颗粒增强Mg-Gd-Y镁稀土基复合材料组织与性能的演变规律。结果发现:烧结态样品中存在典型的滑移迹线和形变孪晶,基体合金在热压烧结过程中并未产生新相。不同尺度的Si C增强体颗粒填充在金属屑之间,颗粒团聚现象较为明显。虽然烧结处理后,复合材料的晶粒尺寸稍高于基体合金;但烧结态GW103K/Si C复合材料的力学性能明显优于基体合金;同时双尺度Si C颗粒增强的镁稀土基复合材料的力学性能也明显高于单一大尺度和单一小尺度颗粒增强的复合材料。挤压处理后的各类材料内部存在明显的滑移迹线和典型的挤压流线组织。相较于烧结态材料,经过挤压变形后,基体合金及复合材料的晶粒尺寸都有了明显细化;单一尺度颗粒增强的复合材料的晶粒尺寸较基体合金变化不明显,但双尺度颗粒增强的复合材料的晶粒尺寸细化显著,当大小尺度颗粒增强体相对比例为3:1时,晶粒细化效果达到最佳。同时,经过挤压变形后,Si C颗粒团聚现象得到改善,多分布于金属屑及晶界上。挤压变形后,基体合金和复合材料的力学性能均优于烧结态;而经过挤压变形后复合材料的相较于基体合金提升不明显,仅在大、小尺度颗粒增强体比例为1:1时性能达到最优。而经过3道次ECAP加工的材料内部的滑移迹线和流线组织及点状相明显减少,晶粒尺寸相较于烧结态和挤压态进一步得到细化,同时复合材料的晶粒尺寸较基体合金更加细化。与前两种状态不同的是,材料经过ECAP变形加工后,α-Mg的择优取向发生了变化。ECAP变形加工后各类材料的强度低于烧结态和挤压态,但延伸率相较于前两者有了明显的提升。在前述三种工艺制备的双尺度颗粒增强镁稀土基复合材料的基础上,本课题重点探讨了各类材料的时效硬化特性,包括变形态直接时效和经过固溶处理后再时效两类情形。结果表明:经过烧结后,各种尺度颗粒增强的复合材料初始硬度高于基体合金,而双尺度颗粒增强的复合材料的初始硬度又高于单一大尺度复合材料,且基体合金及复合材料的初始硬度随小尺度Si C颗粒体积分数的增加而增加。时效硬化响应方面,复合材料达到峰时效的时间早于基体合金;同时,双尺度颗粒增强的复合材料的硬度净提升值高于单一尺度复合材料与基体合金。经过挤压成形加工后,各种尺度颗粒增强的复合材料的初始硬度均高于基体合金,且双尺度颗粒增强的复合材料的初始硬度高于单一尺度复合材料。与前者类似,复合材料达到峰时效的时间早于基体合金,且随着小尺度体积分数的增加而延长,说明小尺度增强体颗粒延缓了析出过程。挤压态基体合金及复合材料经过固溶处理后,初始硬度及峰时效硬度降低,但峰时效的时间较挤压态提前。挤压态材料经峰时效热处理后,力学性能均高于未热处理状态;对于单一大、小尺度颗粒增强的复合材料,它们峰时效时的力学性能相较于基体合金提升不明显;但采用体积比为3:1的大、小双尺度Si C颗粒增强的复合材料,其力学性能明显高于基体合金及单一尺度颗粒增强的复合材料。经过等通道角挤压后,基体合金的初始硬度高于复合材料,但复合材料达到峰时效的时间提前于基体合金,双尺度颗粒增强的复合材料达到峰时效的时间也早于单一尺度颗粒增强的复合材料。硬度净提升值方面,复合材料的净提升值高于基体合金,体积比为1:1的大、小双尺度颗粒增强的复合材料的硬度净提升值高于单一尺度增强的复合材料及基体合金。ECAP态样品峰时效时,各类材料的力学性能相较于热处理之前有明显提升,但复合材料的性能提升与基体合金相比并不明显。