在21世纪,作为质量最轻的结构材料,镁合金由于其优异的特性受到广泛关注,被应用于各种行业。与此同时,镁合金材料的些许不足也阻碍了其进一步的工业应用。研究证明,添加微量的稀土元素可以有效改善镁合金的微观组织与力学性能。稀土镁合金相较于传统镁合金有更好的工程应用价值。所以,研究开发更多的稀土镁合金系列有重要意义。本文研究设计了Mg-4Sm-xY-0.6Zn-0.5Zr系镁合金,x=4,5,6和7wt.%。通过光学显微镜、XRD、SEM、显微硬度和拉伸性能测试等手段分析不同Y元素含量对铸态合金及热处理后合金的显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:铸态Mg-4Sm-xY-0.6Zn-0.5Zr合金（x=4、5、6、7）随Y元素含量的增加,晶粒逐渐变细,Y元素对合金有明显的晶粒细化作用。合金的铸态组织主要由镁基体、共晶相Mg₂₄Y₅、共晶相Mg₄₁Sm₅、14H-LPSO相Mg₁₂YZn和晶粒内部层片状的6H-LPSO结构组成。随Y元素含量的增多,合金晶界处的析出相数量增加。LPSO结构和LPSO相的存在极大地提高了合金的强韧性。且Mg₁₂YZn相的形成机制可能是与扩散机制相关的凝固转变。Mg-4Sm-xY-0.6Zn-0.5Zr合金（x=4、5、6、7）采用的固溶处理工艺分别为:525℃/4h,500℃/10h,500℃/10h和510℃/10h。合金经过固溶处理,晶界处的共晶相基本回溶,晶界处不存在化合物。但晶粒内部存在Mg₁₂YZn相,其形成有两种来源,一是原本在晶界处Mg₁₂YZn相在固溶处理过程中以“扩散-迁移”机制回溶到晶粒内部,并重新析出;二是在回溶过程中,Mg₂₄Y₅共晶相转变为更稳定的14H-LPSO结构的Mg₁₂YZn相。固溶态合金晶界附近有少量白色块状相存在,其主要成分为Y和Zr元素。200℃/30h为Mg-4Sm-xY-0.6Zn-0.5Zr系合金最终采用的峰时效处理工艺。合金经过峰时效处理后,大量的Mg₄₁Sm₅相和Mg₁₂YZn相沿合金的晶界析出,随着Y元素含量的增加,析出相的数量稍有增加。铸态合金的硬度、强度以及延伸率都随着Y含量的增多而升高,在Y含量达到7wt.%时,合金拥有最佳力学性能,为抗拉强度193Mpa,屈服强度118Mpa,延伸率10.5%。固溶处理和时效处理后,合金的抗拉强度、屈服强度及延伸率均随合金中Y含量的提高而升高,在Y元素含量达到7wt.%时,合金的最佳力学性能为抗拉强度289Mpa,屈服强度195Mpa,延伸率5.7%。总体来说,合金的高强韧性来源于LPSO结构（和层错）强韧化、时效析出相强化、细晶强化等复合强韧化因素综合作用的结果。铸态Mg-4Sm-xY-0.6Zn-0.5Zr合金的断裂机理均为解理脆性断裂,T6热处理后,各成分合金的断裂机理均为韧性断裂。Y元素与LPSO结构的存在对镁合金的断裂行为产生了显著影响。