镁合金作为21世纪绿色工程材料,在航空航天、交通运输、电子产品等诸多领域具有重要应用价值,但镁合金的耐热性差、强度低等限制了在航空航天领域的工程化应用,故开发室温及高温力学性能好、稀土含量少、价格低廉的镁合金成为现阶段研究领域的主要方向之一。本文对自主设计的Mg-4Y-2Nd-1Gd-x La-0.5Zr合金进行固溶与时效处理,应用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、万能拉伸试验机等分析测试手段研究了La的添加量对铸态、固溶态、时效态合金的组织、力学性能、断裂机制、加工硬化以及强化机制的的影响,进而优化出合金的最优成分和最佳热处理工艺。研究结果表明:在四种Mg-4Y-2Nd-1Gd-x La-0.5Zr铸态合金中,随着La添加量从0wt%到1.0wt%,合金的晶粒度先减小后增加,当La的添加量为0.5wt%(即WNG42105合金)时,合金的晶粒最细,屈服强度、抗拉强度、延伸率分别为170MPa、215MPa和6.3%,硬度为74HV,高于其他三种合金的性能,且加工硬化效果较好,在200℃以内可以正常服役。Mg-4Y-2Nd-1Gd-x La-0.5Zr合金系的优化固溶处理工艺为520℃-10h,经此工艺处理后,四种合金的晶粒度随着La的添加先增加后降低,WNG42105合金的第二相基本固溶完全,仅部分晶界存在少量第二相,屈服强度、抗拉强度、延伸率分别为175MPa、225MPa和8.2%,硬度为77HV,高于其他三种合金的性能。固溶处理后的冷却方式也影响着合金的组织和力学性能,热水冷却效果最佳。相对于其他三种合金,WNG42105在200℃峰值时效情况下,析出相β”和β’的分布更加均匀、致密。在200℃、225℃、250℃时效时,WNG42105合金的200℃峰值时效态力学性能最佳,抗拉强度和屈服强度分别为298MPa和241MPa,延伸率为4.2%,硬度为108HV,强化机制主要为晶界强化和析出强化,并且随着时效时间的延长和时效温度增加,WNG42105合金的晶界无析出带逐渐变宽。在高温时效时,400℃以内合金主要析出相为β相,450℃以上β相无法稳定存在。200℃时效态WNG42105合金在200℃和250℃拉伸时,力学性能对应变速率不敏感,在300℃高温拉伸时,随着应变速率的降低,屈服强度和抗拉强度降低,延伸率增加,但屈服强度仍能保持在250MPa左右,耐热性能优良。在350℃和400℃拉伸时,合金的屈服强度、抗拉强度随着应变速率的降低而降低,但延伸率相对室温有较大提高。在室温压缩过程中,250℃、225℃、200℃峰值时效态Mg-4Y-2Nd-1Gd-x La-0.5Zr合金的屈服强度依次降低,但都高于铸态与固溶态合金。固溶态合金的延伸率高于铸态和三种时效态合金的。在压缩过程中,随着应变速率的增加,合金的屈服强度增加,但延伸率降低,抗压强度对应变速率不敏感。综合来看,当La的添加量为0.5wt%时,Mg-4Y-2Nd-1Gd-x La-0.5Zr合金在铸态、固溶态、时效态的综合性能均高于其它三种合金,且经过520℃-10h固溶、热水冷却,200℃-34h时效最优工艺处理后,综合力学性能与耐热性能明显增强,可在航空航天领域的一些耐热结构件中发挥重要作用。