随着人们对能源危机的认识及环保意识的增加,镁合金以其密度低、比强度高、导电导热性好、易回收利用等优点倍受航空、航天、汽车、电子产品等领域的关注。而高性能稀土变形镁合金的研发更是成为近年研究的热点。然而,稀土变形镁合金的性能与用户的要求仍存在一定差距,因此亟需探索提高合金性能的新途径。本文以挤压态GW103、ZK60合金为研究对象,通过多种方法调整合金的组织,研究不同组织特性及其对合金断裂行为的影响,以期为镁合金的工艺优化及安全使用提供理论依据,为新型高性能镁合金的研发提供参考。研究了不同时效处理条件下GW103合金的组织特点及其对拉伸断裂行为的影响。结果表明,473K时效时,析出相尺寸小、数量多,由晶界析出相引发的微裂纹易在晶界处产生并沿着晶粒内的择优取向扩展,合金发生穿晶断裂；523K时效时,晶界析出相尺寸增大,应力集中仅在某些大尺寸晶界析出相处出现,并引发析出相与基体分离而产生微孔,微孔的聚集与长大导致合金的断裂。当孪晶与晶界析出相相交时,微裂纹可在相交界面处产生并沿孪晶与基体界面扩展。时效温度升高,析出相与孪晶的数量减少,滑移变形加剧,合金塑性改善。由此,GW103合金获得强度和塑性均可的时效温度以523K为宜。研究了时效处理对GW103合金低周疲劳行为(LCF)的影响,揭示了时效析出影响疲劳裂纹萌生、扩展的机理。结果表明,±0.20%应变幅条件下,位错滑移需要孪生协调,β’相可抑制LCF裂纹在形变孪晶与基体的界面处萌生并发生穿晶扩展的过程,合金的LCF寿命提高；±0.40%应变幅条件下,滑移变形加剧,晶界析出相加剧了LCF裂纹在晶界的萌生、扩展程度,合金LCF寿命降低。研究发现,塑性变形使GW103合金基体内生成晶体缺陷,为时效析出提供更多的有效形核核心,β’相数量增加,同时促进了晶界、孪晶与基体界面处析出相的生成。析出相数量的增加可有效阻碍拉伸变形过程中的位错滑移而强化合金基体,2%变形合金可实现强度与塑性的良好配合。变形量增大,微裂纹将在晶界析出相与基体界面处产生并沿晶界扩展,再加之断口表面平滑刻面的形成导致合金拉伸性能降低。弹性变形对GW103合金等温析出行为具有诱导作用,析出相形态直接影响拉伸断裂行为。时效过程中施加的弹性变形通过增加基体内的缺陷密度诱发更多β’相析出,而空位等缺陷向晶界的扩散促进了晶界析出相与无析出带的生成。拉伸变形过程中,β’相数量的增加使合金的变形抗力提高,合金强化；而位错在无析出带内的优先滑移加剧了晶界处的应力集中程度,微裂纹在晶界产生并沿晶界扩展,合金发生沿晶断裂。通过控制弹性变形的程度可促进晶界析出相的合并,使析出相间产生空隙、缓解晶界处的应力集中,在提高合金强度的同时亦改善了其塑性。稀土Y、Nd复合添加不但可细化ZK60合金的挤压态晶粒,还可通过增加固溶量、形成弥散第二相使合金的抗拉强度与屈服强度分别提高8.4%与31.2%。Y、Nd复合添加使第二相尺寸减小,拉伸变形过程中,第二相在其脆弱处碎裂,并与基体脱离形成微孔进而导致合金断裂的几率减少,合金达到强度与塑性的良好配合。