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针对镁合金的力学性能不能满足应用要求,可用的合金成分选择性少,以及稀土系镁合金成本高的问题,本文希望通过寻找新的合金元素开发具有高强／高韧性能的新型镁合金。Mg-Sn镁合金在国际已引起了重视,Sn元素在Mg中的固溶度随温度变化范围大,可为后续的时效强化提供可能；析出相Mg2Sn共晶相熔点高达771.5℃,明显高于Mg17Al12相(462℃)和MgZn相(347℃),是一种理想的析出强化相。但Mg-Sn合金的研究刚刚展开,很多研究工作需要进一步深入。本文研究了铸态Mg-xSn-yZn-1.0Al合金(质量分数,以下皆同)的组织与性能,尤化出在Sn含量为5.0%,Zn含量为1.0%,即Mg-5.0Sn-1.0Zn-1.0Al合金具有良好的综合性能；以Mg-5.0Sn-1.0Zn-1.0Al合金成分为基体,加入元素Ca和Gd,研究了元素Ca和Gd对铸态Mg-5.0Sn-1.0Zn-1.0Al合金组织和性能的影响；分析了热挤压后Mg-5Sn-xZn-lAl合金的组织和性能。本研究获得的主要结论：(1)铸态Mg-Sn-Zn-Al合金由a-Mg基体、Mg2Sn共晶相和Mg32(Al,Zn)49相组成。Zn元素能起到细化晶粒的作用,颗粒状Mg2Sn共晶相的数量随着Zn含量的增加而增加。Zn元素可以明显提高Mg-Sn-Zn-Al合金的抗拉强度,但当Zn含量达到一定值时会明显降低的合金的伸长率。Sn元素增加可以改善合金的树枝晶组织,并使其等轴化；Mg2Sn共晶相逐渐从颗粒状转变为沿晶界呈网状分布。沿晶界分布的网状Mg2Sn共晶相对Mg-Sn-Zn-Al合金的力学性能产生不利影响。(2)在本实验条件下,Mg-5.0Sn-1.0Zn-1.0Al合金表现出最佳的综合力学性能,屈服强度和抗拉强度分别达到110MPa和182MPa,伸长率达到9.7%。(3)铸态Mg-5.0Sn-1.0Zn-1.0Al-xCa合金由α-Mg基体、Mg2Sn共晶相、Mg32(Al,Zn)49相和CaMgSn相组成。Ca元素的加入能起到固溶强化作用和细晶强化作用,提高合金的强度。CaMgSn相以针状或棒状形式析出于晶内,添加少量的Ca元素会形成针状的CaMgSn相,过量的Ca元素会形成杆状的CaMgSn相。针状的CaMgSn相降低合金的伸长率,棒状CaMgSn相使合金强度和伸长率都降低。铸态Mg-5.0Sn-1.0Zn-1.0Al-0.2Ca合金合金的抗拉强度为184MPa,伸长率为12.7%,在三种含Ca的合金成分中表现出最圭的力学性能。(4)铸态Mg-5.0Sn-1.0Zn-1.0Al-xGd合金由a-Mg基体、Mg2Sn共晶(？)(?)Mg32(Al,Zn)49相和Mg-Sn-Gd三元稀土相组成。Gd元素的加入能起到固溶强化作用和细晶强化作用,是高合金的强度。Mg-Sn-Gd相以不规则的片状形式析出于晶界,加入Gd元素后,处态Mg-5.0Sn-1.0Zn-1.0Al-0.2Gd合金的抗拉强度达到193MPa,且具有14.3%的伸长率,在三种含Gd的合金成分中表现出最佳的力学性能。(5) Mg-Sn-Zn-Al合金在较低的温度下具有比较好的可挤压性,经过310℃挤压后,合金形成了较多的再结晶区域,产生了直径为2～8um的动态再结晶晶粒,同时动态析出了直径为100～300nm的Mg2Sn纳米颗粒。Mg2Sn(?)内米颗粒主要析出于晶界,也有少量析出于晶内。Mg2Sn纳米颗粒具有明显的析出强化效果,当Zn含量越多时,析出越多Mg2Sn纳米颗粒,强化效果越明显。热挤压后,Mg-Sn-Zn-Al合金在不同Zn含量时表现出不同的断裂行为,随着Zn含量的增加,Mg-Sn-Zn-Al合金由混合断裂转变为准解理断裂,再转变为脆性解理断裂。