镁合金作为目前世界上最轻的可用金属工程结构材料,应用前景广阔,然而其在高温下强度较低,无法大量应用于汽车、航空领域。Mg-Gd-Nd-Zr系合金固溶强化效果优良,时效硬化响应明显,具有较高的室高温强度,但伸长率不高。而在Mg-Gd-Nd-Zr系合金中添加少量的Zn元素,会在合金中形成一种长周期堆垛有序结构（Long period stacking order structure,简称LPSO相）,可以提高合金的塑韧性。因此,探索Zn添加以及后续热处理调控Mg-Gd-Nd-Zr合金组织以获得优良的室温性能和高温性能值具有重要的研究意义。本论文制备Mg-9Gd-2Nd-0.5Zr（合金Ⅰ）及Mg-9Gd-2Nd-1.5Zn-0.5Zr（合金Ⅱ）。通过显微组织观察（OM、SEM、XRD、TEM）和力学性能测试（维氏硬度测试、室温拉伸、高温拉伸、高温蠕变）,系统地研究了铸造合金的组织及其对力学性能的影响,探明了在固溶处理过程中层片状的LPSO相的调控及形成机理,研究了Zn添加对合金时效析出行为的影响。并对具有最优综合力学性能的时效态合金Ⅰ和时效态合金Ⅱ进行不同温度和应变速率的高温拉伸,研究其对合金组织演变及高温力学性能的影响,并探究了时效态合金Ⅰ与时效态合金Ⅱ的高温蠕变行为。具体研究结果如下:铸态合金Ⅰ组织主要由α-Mg基体、不规则条状Mg5RE相组成。Zn元素的加入使Mg5RE相转化为（Mg Zn）3RE相,第二相体积分数提高。铸态合金Ⅱ的室温拉伸性能略强于铸态合金Ⅰ。铸态合金525℃×5 h固溶处理后,合金Ⅰ第二相完全溶于基体,Zn元素加入,使合金Ⅱ中第二相不能完全固溶,部分共晶相残留在晶界处,同时晶内发生元素偏聚。合金Ⅱ在525℃×30 h固溶处理后残余共晶相含量较少,晶内析出较多的颗粒状相。在随炉冷却至400℃保温后形成LPSO相,部分晶内颗粒状相长大为针状相。结合组织分析,合金Ⅱ调控LPSO相的最佳工艺为525℃固溶30 h,炉冷至400℃保温4 h,随后水淬冷却至室温。与铸态合金相比,固溶态合金Ⅰ与合金Ⅱ强度均得到提升,这主要归因于固溶强化。由于固溶态合金Ⅱ中强韧相LPSO相的存在,塑性比固溶态合金Ⅰ大幅提升了91.5%。对固溶态合金进行时效处理,时效态合金Ⅰ大量弥散分布的点状β’析出相分布于基体中。时效态合金Ⅰ由于Orowan强化获得了308.7 MPa的高抗拉强度。由于LPSO相的形成及晶内（Mg Zn）3RE相析出和长大消耗了大量的RE元素,合金Ⅱ的时效析出效果较弱。在高温下时效态合金Ⅰ与合金Ⅱ的屈服强度、抗拉强度与室温拉伸相比都有一定程度的降低,而延伸率相对于室温明显提升。随着温度的升高,合金的高温强度逐渐变低,太原理工大学硕士学位论文而塑性逐渐提高。合金Ⅱ晶内弹性的LPSO相和弥散分布的β’相有效阻止了基体被割裂,合金Ⅱ在250℃下在保持高塑性的同时又有一定的高温强度。LPSO相在不同的应变速率下均能有效的阻碍材料断裂时裂纹从LPSO相与Mg基体的界面萌生扩展。合金Ⅱ的高温力学性能随应变速率增大没有明显变化,材料具有稳定的高温性能。时效态合金Ⅱ在250℃/120 MPa的蠕变条件下蠕变寿命为149.2 h,稳态蠕变速率为2.33×10-7s-1,蠕变性能相较于合金Ⅰ显著提升。合金Ⅰ与合金Ⅱ的蠕变机制明显不同,合金Ⅰ的蠕变机制主要是扩散和晶界滑动。而合金Ⅱ中由于晶界残余共晶相的钉扎与晶内LPSO相的协调作用,使其在蠕变过程中晶界滑动更难进行,蠕变机制趋向于位错滑移和攀移。