镁及镁合金具有比强度高等一系列优点,是目前发现的最轻的金属结构材料,已被广泛应用于国防、交通等领域。但是由于镁合金存在常温下变形能力差、强度低等缺点,限制了其广泛的应用。针对上述问题,本文采用真空熔炼,在Mg-6Zn-3Cu合金的基础上添加不同含量的Sn元素,制备了ZC63-xSn镁合金,并对其进行不同的热处理。通过活性钨极氩弧焊(A-TIG)的方法,制备了纳米碳化硅颗粒颗粒(SiCp)和不同含量石墨烯微片(GNPs)增强AZ31镁基复合材料。通过差热分析、光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱分析等技术方法表征了各合金微观组织。通过显微硬度计、拉伸试验机等测试了各镁合金的力学性能。在实验基础上,分析和总结了自身反应析出的Mg(Zn,Cu)相对ZC63-xSn镁合金以及外加GNPs对AZ31镁基复合材料的微观组织和力学性能的影响规律。具体包括以下四部分:铸态ZC63-xSn镁合金的微观组织主要由α-Mg和Mg(Zn,Cu)相组成,其中Mg(Zn,Cu)相沿晶界呈网状分布。添加的少量Sn(wt.%≤2%)固溶于α-Mg中,随着Sn添加量增加(wt.%≥4%),会有处于Mg(Zn,Cu)相包围的Mg2Sn相析出。此外,Sn的加入,能够细化合金中的α-Mg与Mg(Zn,Cu)相,还能增加Mg(Zn,Cu)相体积分数。其中,当Sn的添加量为2 wt.%时,α-Mg与Mg(Zn,Cu)相粒径最细小,Mg(Zn,Cu)相体积分数最大;经过时效(T6)处理,合金中的Mg(Zn,Cu)相变为杆状。Sn的添加通过细晶强化、固溶强化、沉淀强化等机理有效提高了合金的力学性能(硬度和拉伸强度)。当Sn的添加量为4 wt.%时,ZC63-xSn镁合金的显微硬度最大。Sn的添加量为2wt.%时,ZC63-xSn镁合金的强度最大。铸态下,T6处理的ZC63-2Sn合金,随Sn的添加量从0 wt.%增加到2 wt.%,合金的抗拉强度提高65 MPa,达到了259 MPa;屈服强度提高22 MPa,达到了124.9 MPa。通过挤压处理,ZC63-xSn镁合金的α-Mg与Mg(Zn,Cu)相明显细化。Mg(Zn,Cu)相不再呈网状分布于晶界处,Mg2Sn相也不再处于Mg(Zn,Cu)相的包围之中。Mg2Sn相和Mg(Zn,Cu)相一起弥散分布于基体内。经过挤压+时效处理,合金的抗拉强度、屈服强度较铸态的合金有所增加,显微硬度和延伸率急剧增大。SiCp/AZ31镁基复合材料的微观组织是由α-Mg、β-Mg17Al12和SiCp组成。GNPs/AZ31镁基复合材料的微观组织由α-Mg、β-Mg17Al12和SiCp组成。GNPs和SiCp的添加都能够有效地细化AZ31镁合金中的α-Mg,其中GNPs的细化作用更明显。此外,由于GNPs独特的结构(细小的粒径、极大的比表面积),使得GNPs镁基复合材料的显微硬度和抗拉强度明显增加。GNPs/AZ31镁基复合材料中,GNPs的含量越大,合金中α-Mg细化越显著,当GNPs的质量分数为1.41 wt.%时,合金中获得了粒径最小的α-Mg。此外,GNPs含量的增加还能促进β-Mg17Al12相向基体固溶。GNPs的加入能够通过细晶强化、固溶强化、奥罗万强化、热失配强化和载荷转移强化等作用显著提高AZ31镁合金的力学性能(硬度和强度)。当GNPs的含量达到1.41 wt.%时,GNPs/AZ31镁基复合材料的力学性能最优。在铸态条件下,GNPs/AZ31镁基复合材料的显微硬度达到了68.9 HV,超过了本次实验所采用变形AZ31合金。而抗拉强度能够达到198MPa,几乎与本次实验所采用的变形AZ31镁合金的抗拉强度(204 MPa)相当。