近年来,保护环境、降低能耗以及减少污染的意识逐渐增强,在工业发展中减轻材料重量是提高燃油经济性和降低二氧化碳排放的重要策略之一,镁及镁合金作为最轻的金属工程结构材料,目前在汽车、航空航天以及电子器件等工业领域应用广泛。但是镁合金的应用因为其室温成形性能不理想而受到限制,此外,目前商用镁合金大部分都是压铸法生产的,而变形镁合金比铸态镁合金的性能优越,因此研究如何改善镁合金,尤其是变形镁合金的组织和力学性能受到了越来越多的关注。通过稀土元素(La、Gd、Nd、Y、Ce)合金化作用来提高镁合金的各方面性能是进行镁合金优化的常用方法,通过挤压、锻造等变形工艺也可以大大改善合金的组织和力学性能。本文通过设计和制备出具有不同Ce含量(0、0.2、0.8和1.4 wt.%)的Mg-8Al-0.5Zn(AZ80)合金,通过研究铸态和挤压态AZ80-x Ce(x=0、0.2、0.8和1.4 wt.%)合金组织特征和室温拉伸性能,揭示了Ce的添加对铸态和挤压态AZ80合金组织和力学性能的影响;通过研究不同锻造温度t(t=250℃、300℃、350℃、400℃和450℃)以及锻造压下量ε(ε=7.5%、17.5%、27.5%和37.5%)下的锻造AZ80合金的组织特征和室温压缩性能,优化出合适的锻造工艺参数;通过研究在选定锻造工艺参数下锻造的AZ80-x Ce(x=0、0.2、0.8和1.4 wt.%)合金组织特征和室温压缩性能,揭示了Ce的添加对锻造态AZ80合金组织和力学性能的影响。得出的主要结论如下:(1)Ce的加入可以在铸态AZ80合金中形成针状稀土相Al4Ce相,形成Al4Ce相会消耗合金中的Al元素,从而削减β-Mg17Al12相的大小和数量;随着Ce含量的增加,基体中粗大的网状β-Mg17Al12相明显细化,且逐渐从局部连续分布转变为不连续分布,直至弥散分布于基体中,同时针状Al4Ce相的数量也逐步增多,且Al4Ce相的形貌也变长变粗。(2)当合金中加入0.2 wt.%含量的Ce后,挤压态AZ80合金中尺寸小于10μm的块状Al4Ce相出现,且沿着挤压方向呈流线型分布;随着Ce含量的增加,Al4Ce粒子所占的面积分数也明显增加,大量具有热力学稳定性的Al4Ce相粒子弥散分布于基体中,为动态再结晶提供大量的形核核心,从而起到细化晶粒的作用,和挤压态AZ80合金相比,挤压态AZ80-1.4Ce合金的晶粒尺寸显著降低了~56.7%。(3)Ce的添加可以获得显著的细化晶粒效果,此外还可以获得较弱的织构,较高的施密特因子数值以及较小的小角度晶界占比,从而提高挤压AZ80合金的成形性能。当合金中的Ce含量增加到0.8 wt.%或者更高时,可以获得较高的延伸率(~29-34%)以及相对较高的极限抗拉强度(~320-327 MPa)这样优异的综合力学性能组合。(4)相同锻造压下量(27.5%),不同锻造温度条件下,随着锻造温度的升高,再结晶软化作用使锻件屈服强度逐渐降低;细晶强化作用使锻件的抗压强度和压缩率逐渐升高;当温度过高(450℃)时,锻件表面会产生宏观裂纹;最终优化出的锻造温度为400℃,此时表面无明显缺陷,且晶粒尺寸均匀细小,综合力学性能较好。相同锻造温度(400℃),不同锻造压下量条件下,随着压下量的增加,加工硬化的作用大于动态再结晶软化的作用,合金的屈服强度逐渐增加;细晶强化作用使合金的抗压强度有所提高,又由于晶粒细化效果不明显,压缩率变化不大;当压下量过大(37.5%)时,锻件中会出现大量空洞型缺陷;最终优化出的锻造压下量为27.5%,此时内部无空洞型缺陷,且晶粒尺寸均匀细小,综合力学性能较好。(5)对于相同锻造温度(400℃),相同锻造压下量(27.5%)下的四组锻造AZ80-x Ce(x=0、0.2、0.8和1.4 wt.%)合金,四种成分的合金微观组织均呈现完全动态再结晶形式,随着Ce的加入,合金中出现了块状及板条状Al4Ce相,Al4Ce相的存在一方面可以促进动态再结晶形核,另一方面可以延缓动态再结晶晶粒长大,从而使合金获得显著的晶粒细化效果,在细晶强化和加工硬化的作用下,合金的屈服强度明显提升;当Ce含量高于0.2 wt.%时,随着Ce含量的提高,合金中Al4Ce相的数量显著增加,容易引发应力集中,从而损害合金的力学性能,因此随着Ce的增加,合金的抗压强度在细晶强化的综合作用下缓慢上升,压缩率有所下降。