含稀土 Gd镁合金具有优良的时效硬化性能和良好的耐热性能,是高性能稀土镁合金之一。对于Mg-Gd系、Mg-Gd-Y-Zr系和Mg-Gd-Zn-Zr系合金时效研究非常多,但是由于受到电镜技术的限制,对于合金时效初期析出相析出形核方式,长大转变方式和晶体结构的研究存有争议。本文利用高角环形暗场像球差矫正扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)分别研究了 Mg-13Gd-0.5Zr、Mg-10Gd-10Y-0.35Zr和Mg-2.5Gd-1Zn-0.5Zr(wt%)等温时效过程中析出相的形核方式、转变方式及结构特点。研究表明,Mg-13Gd-0.5Zr在200℃时效3h的时效初期阶段,在(1010)面上析出六边形βH’和“Z”型β’相单线;时效30h后,β’相有初期的形貌和和已经长大到一定规模含有突起的以相邻六边形βM’的结构;时效350h后,β’相中由原来三个[1010]等价方向均匀分布的形貌和转变为沿着某一个[1010]方向长大,两个β’相之间由沿着[1010]方向具有平移对称性的βM’、βT’相互连接,同时也发现较少的β’相之间连接部分转化为β1,在整个时效过程中并未发现β"相。研究分析认为β’相并不是由β"相转变而来,而是通过“Z”型β’相单线和六边形βH’作为形核方式直接析出,然后析出βM’、βT’,然后βM’、βT’转变为β1。Mg-13Gd-0.5Zr在200℃等温时效过程中析出相的析出序列为S.S.S.S(Super Saturated Solid Solution)→大量的βH’和少量的“Z”型β’相单线→β’→大量的β’和少量的βM’、βT’→β1→平衡相β。研究表明Mg-10Gd-10Y-0.35Zr在200℃时效β’相由“Z”型β’相折线和六边形形状βH’作为初始形核方式析出,在三个[1010]方向均匀析出并长大.然后慢慢长大互相接触以后析出βM’和βT’,为两相连接部分,同时由原来三个[1010]方向均匀分布逐渐转变为特定的某一个[1010]方向生长。最后小的β’相转化为βM’或βT’,然后被较大的β’吞并。随后然后转化为β1相,最终全部转变为平衡相β相。Mg-10Gd-10Y-0.35Zr时效析出序列为:S.S.S.S→主要的“Z”型β’相折线和少量的βH’→β’→大量的β’和少量的βM’和βT’→β1→平衡相β。研究表明Mg-2.5Gd-1Zn-0.5Zr在225℃在时效过程中由γ’、γ"、β’共同强化提高合金的时效硬度和强度。在时效100h后,观察到样品中γ’、γ"、β’相共同存在。从[1010]和[1120]两个方向直接观察γ"的原子排布,纠正了前人所报道的γ"的晶体结构。Mg-2.5Gd-1Zn-0.5Zr合金225℃ 人工时效析出过程为:γ、S.S.S.S→γ、γ"→γ’、γ"、β’→γ’、γ"、β1→γ’、平衡相β。