本文以高性能变形镁合金材料为研究方向,以等通道转角挤压对高铝稀土镁合金的影响为主要研究内容,以Mg-Al系合金Mg-15Al-xNd为研究基础,对ECAP(等通道转角挤压)与高铝稀土镁合金Mg-Al-Nd的合金成分、组织结构、室温/高温力学性能之间的关系进行了较深入的系统研究。本文主要内容为在250°C下,采用Bc路径对不同成分的高铝稀土镁合金进行4道次ECAP,探讨4道次ECAP的变形行为对不同成分的Mg-15Al-XNd镁合金的显微组织、挤压前后合金的硬度、室温/高温力学性能的影响规律,同时研究了稀土元素对Mg-15Al镁合金的组织及性能,尤其是高温性能的影响。首次将高铝稀土镁合金引入了研究课题,使用高Al(15wt%)镁合金可以在保证足够塑韧性的基础上,充分发挥β相的强化作用,从而使得合金强度的大幅度提高。研究了将适量稀土元素Nd加入到Mg-15Al合金中,从而使合金晶粒细化的机理。在同等凝固条件下,可使基体组织逐步得到细化,晶间共晶体分散度随之加大,α-Mg晶粒平均尺寸由62.4μm减小到27.9μm,晶粒细化效果明显。稀土元素Nd细化Mg-15Al合金的主要机理是:Nd元素的加入使得凝固过程中固-液界面前沿成分过冷度增大; Mg-15Al合金的硬度、拉伸强度和伸长率也得到了提高,如抗拉强度从141.3 MPa提高到189.6MPa,提高幅度达34.2%,伸长率则由0.23%提高到了1.1%。研究了Mg-15Al-xNd镁合金ECAP热变形后的显微组织与力学性能。结果表明:ECAP挤压四道次后,Mg-15Al-xNd合金得到了明显细化,α-Mg基体晶粒尺寸减小到2μm ~3μm,部分区域晶粒尺寸小于1μm。ECAP变形细化Mg-15Al-xNd合金晶粒的主要机理是连续动态回复和再结晶。由于ECAP变形后,晶粒尺寸细化显著,所以细晶强化作用非常显著,合金的力学性能提高明显。屈服强度、抗拉强度和延伸率大幅提高到224.6MPa、310.9MPa和7.5%。研究了Mg-15Al-xNd镁合金ECAP热变形后的高温力学性能。结果表明:含稀土镁合金在不同温度和应变速率下力学性能呈现不同形式。在高温下,晶界滑移成为影响材料变形行为以及组织与性能的关键因素。由于Al-Nd稀土相的存在,对晶界起到了钉扎作用,有效地阻止了晶界和位错的滑动,提高了晶界滑动的切变抗力,从而提高了Mg-15Al合金的高温强度。说明稀土变形镁合金Mg-Al-Nd具有更高的耐热性能,丰富了稀土提高镁合金耐热性能的理论。本研究表明,可以通过对Mg-15Al-xNd镁合金进行适当的等通道转角挤压来制备高强度镁合金。它不仅具有良好的综合力学性能,且在高温时也具有很好的耐热性,为我国镁合金事业的发展做出了一次有效的探索。