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铸态镁合金在凝固过程中由于成分偏析,导致凝固组织极不均匀,在晶界处析出连续网状的β-Mg17Al12相,制约了镁合金性能潜力的发挥。为此本文选择了具有代表性的AZ91D镁合金,对其进行固溶时效和双级均匀化处理,利用光学显微镜、扫描电镜（SEM）观察合金的微观组织,利用能谱分析仪（EDS）、电子探针（EPMA）、X射线衍射仪（XRD）定性和定量地分析合金组织及成分,并对合金的布氏硬度、抗拉强度、延伸率等进行测试,探讨不同热处理方式对消除偏析β-Mg17Al12相,改善β-Mg17Al12相的析出特征及对力学性能的影响。固溶处理可使分布在晶界处的网状脆性相β-Mg17Al12分解并溶入基体α-Mg相中。随着固溶时间的延长,AZ91D中的合金元素在扩散机制的作用下在基体中趋向均匀分布,晶粒也逐渐长大。固溶处理后经200℃×16h时效处理时,随固溶时间的延长,晶界处析出β-Mg17Al12的数量逐渐增加。10h时晶内开始大量的连续析出,抑制了晶界上的不连续析出,从而使晶界处β-Mg17Al12的数量减少。继续延长时间晶内连续析出增加的同时β-Mg17Al12开始粗化长大。24h时由于元素在基体中分布的较均匀,时效处理时β-Mg17Al12相主要在晶内连续析出,颗粒状的β-Mg17Al12相数量较多且分布比较密集,这对合金硬度和强度的提高很有利。AZ91D镁合金在415℃固溶处理10h和24h再时效处理（200℃×16h）后合金抗拉强度的变化出现了两次峰值,与铸态相比,分别提高了22.2%和34%,硬度分别提高了35.8%和34.7%。与重熔后的合金相比, AZ91D镁合金铸锭晶粒较大,故在固溶处理过程中,合金元素分布均匀时,需要的温度较高、时间较长。故经430℃×28h、220℃×8h固溶时效处理后,铸锭的硬度和抗拉强度分别提高了29.49%和24.04%。445℃×22h、220℃×8h固溶时效处理后,铸锭的硬度和抗拉强度分别提高了31.07%和18.91%。固溶处理后的冷却方式对形成过饱和固溶体组织和时效时β-Mg17Al12相的析出特征有较大的影响。冷水冷却时,其温度骤然降低,冷却速度快,一方面第二相来不及析出或析出量很少,在基体中的固溶效果较佳,获得过饱和度较大的固溶体;另一方面可以将高温的空位最大限度的冻结下来,提高室温下的空位浓度,获得空位过饱和的晶体。在β-Mg17Al12相析出的过程中,Al原子主要通过空位来扩散,空位浓度越大,溶质原子扩散的越快,那么β-Mg17Al12相析出的数量越多。同时过饱和度大的固溶体具有较大的时效析出驱动力。时效处理时,过饱和度和空位浓度较大的固溶体,析出β-Mg17Al12相的数量较多,形状和层片间距较小。这对提高合金的硬度贡献很大。在200℃下时效处理时,8h之前,随着时效时间的延长,晶界处析出β-Mg17Al12相数量逐渐增多。而16h晶界处β-Mg17Al12相数量减少,说明此时晶内开始了大量的连续析出,此时合金的硬度达到峰值。继续延长时间晶粒开始长大。提高时效温度至220℃,晶内连续析出和硬度峰值提前出现,8h合金的硬度达到最高。在能量起伏和浓度起伏两种机制的交替作用下,固溶时效处理后沉淀相β-Mg17Al12主要在晶界处以不连续的方式析出,呈细小的条状;而在晶内以连续的方式析出,呈颗粒状或短棒状。与铸态相比,固溶时效处理后析出的沉淀相β-Mg17Al12的尺寸大为减小。晶界处不连续析出的细小条状β-Mg17Al12相的宽度和间距约小于400nm,尤其是当以晶内连续弥散析出为主,颗粒状或短棒状β-Mg17Al12相的尺寸和间距小于400nm时,对提高合金力学性能的贡献很大。经双级均匀化退火后,合金组织中偏析β-Mg17All2相消失,在随炉冷却的过程中以细小的层片状析出。随着时间的延长,β-Mg17All2相析出量逐渐增加、尺寸和层片间距变小,对合金的力学性能贡献很大。一定时间后β-Mg17All2相开始长大聚集,尺寸和层片间距变宽。时效处理后,β-Mg17All2相随时间的变化与双级均匀化退火后的相似,不同的是,相同均匀化条件下,时效后析出β-Mg17All2相数量较多、尺寸较小且分布的更加密集,这对于合金力学性能的提高很有利。经均匀化退火和均匀化退火再时效处处理后,430℃时合金的布氏硬度和抗拉强度分别提高了25.58%、29.54%和25.64%、27.56%。445℃时合金的布氏硬度和抗拉强度分别提高了26.96%%、30.98%和26.28%、26.92%。对合金的拉伸断口进行扫描分析发现,经固溶处理后,断口形貌由铸态脆性的沿晶断裂变为具有一定塑性的穿晶断裂。再经时效处理后,断口形貌又变成脆性断裂。而均匀化退火后,断口中出现较多的解理台阶和撕裂片,表现为需要能量较高的穿晶断裂。