目前,在工业生产中镁合金是极为重要的轻质合金之一,其应用广泛性及发展潜力不亚于铝合金。它具有密度小、易导热、比强度高、机械加工性能好和电磁屏蔽能力强等优点。因此镁合金在汽车工业、航空航天业、通信产业等方面得到了广泛的应用。Mg-Bi合金因其合金元素Bi对人体无害、强化相稳定性好,被称为绿色金属,在开发新型生物材料以及耐热镁合金方面具有良好的发展潜力。Mg-Bi合金是具有重大开发潜力的新型镁合金之一,但该合金硬度低、脆性大。围绕如何提高镁合金的常温及高温性能,本文用合金化以及热处理的方式来提高Mg-Bi以及Mg-Bi-Sn合金的综合力学性能。本文用普通金属型铸造工艺来熔炼原料及浇注试样,用熔剂保护以及四氟乙烷气氛保护来减少熔炼过程中的氧化和防止烧灼起火。用扫描电子显微镜(SEM),金相显微镜(OM),能谱分析(EDS)以及X射线衍射分析(XRD)来观察合金组织并分析强化机理。用维氏硬度仪、冲击韧性试验机以及电子万能试验机等分析手段来检测合金力学性能并作出分析解释。同时,研究了热处理以及Sn对Mg-Bi合金的显微组织和力学性能的影响。并且本文深入研究了Sn对Mg-Bi合金组织的细化原理、合金中合金相形成及强化原理以及热处理对合金组织的细化原理。研究结果表明：1)二元Mg-Bi合金主要由a-Mg和Mg3Bi2相组成,Mg3Bi2相的形态为连续的或半连续的网状及长条状。2)Bi的加入细化了合金晶粒,显著改善了合金的组织,且当铋的含量为3wt%时,合金晶粒最为细小,Mg3Bi2相也不会过于粗大,此时合金的综合力学性能达到最佳。而当Bi的含量进一步增多时,合金的晶粒开始变大,第二相也开始粗化。3) Mg-Bi-xSn三元合金主要由α-Mg、Mg3Bi2和Mg2Sn相组成。而Mg2Sn相则主要是以规则的球状存在于a-Mg基体中。4)在Mg-Bi合金中加入Sn后出现了规则球状的Mg2Sn相,这些球状相随着Sn含量的增加而增多。合金的晶粒尺寸随着Sn含量的增多而先减小后增大。未添加Sn时合金的晶粒尺寸最大,Sn含量为4%时,晶粒最细小。当Sn含量达到6%时,合金的晶粒稍微粗化,但依然小于二元合金。5)常温以及高温(200℃)下,二元Mg-Bi合金的抗拉强度、伸长率和硬度等力学性能随着随着Bi含量的升高而先升高后降低,当铋的含量为3%时综合力学性能达到最好。6)随着Sn元素含量的增加,Mg-Bi-xSn合金的抗拉强度、伸长率和硬度等力学性能都呈现先升高后降低的趋势。当Sn元素含量为4%时,合金的硬度达到最高值53HV,进一步提高Sn元素含量则合金硬度开始降低,在Sn含量为6%时降为51.9HV；常温状态下,合金的抗拉强度和伸长率达到最大值分别为131MPa和6.3%。与基体合金相比,分别增加了51MPa、2.8%,性能提高很明显；在200℃下,抗拉强度为112MPa,相对基体合金提高了44MPa,但伸长率变化不明显。综合以上分析,Sn元素的加入量为4%时综合力学性能最佳。这是晶界强化、第二相析出强化共同作用的结果。7)合金的拉伸断口分析结果表明：Mg-Bi合金及Mg-Bi-Sn合金的拉伸断裂方式均为准解理断裂；断口处形貌是由撕裂棱、解离台阶、韧窝以及解理裂纹共同构成的准解理断裂。合金元素Sn的加入,明显改善了Mg-Bi合金的拉伸断口形貌,并且当Sn元素含量为4%时,改善效果最为显著。Mg-Bi-xSn合金高温拉伸断口形貌相对于室温拉伸断口来说,台阶明显增高。