近年来,含长周期堆垛有序(long period stacking ordered,LPSO)结构相的镁合金因其优异的性能受到研究者们的广泛关注。研究者通过合金化、热处理、变形、时效一系列的强化方法制备了许多力学性能优异的此类镁合金。就现阶段的研究来看,形成LPSO结构相必须包含稀土元素,但考虑到稀土元素价格昂贵会增加此类镁合金的生产成本,限制其应用,所以寻找可部分替代稀土的元素成为一重要研究课题。本文即以Mg100-2x-Yx-Znx(X=2,2.5,3,3.5)合金为研究对象对此方面研究进行了有价值的探索。本实验以常规铸造法制备了Mg-Y-Zn、Mg-Y-Zn-Ti、Mg-Y-Zn-Zr以及Mg-Y-Zn-Ti-Zr合金。首先研究了在Y:Zn原子比为1的情况下,Y、Zn含量对Mg-Y-Zn合金显微组织和力学性能的影响,继而探究了热处理中三个最重要参数(温度、时间、冷却速度)对组织的影响。其次,通过单加和复合添加Ti、Zr,研究了两者对Mg-Y-Zn合金显微组织和力学性能的影响。最后,通过对比研究正挤压对Mg93.1Y2.5Zn2.5Ti1.6Zr0.3和Mg95Y2.5Zn2.5合金显微组织和力学性能的影响,探究了其不同原始组织挤压后显微组织和力学性能的变化。研究结果表明:(1)y、zn含量对mg-y-zn合金的显微组织有显著影响。随着y、zn含量的增加,合金中晶界间隙逐渐变大,第二相增多,树枝晶减少,α-mg晶粒减小。lpso结构相变得粗大,呈长杆状;w相(mg3y2zn3)整体尺寸变大,但微观形貌仍为鱼骨状。(2)y/zn(at%)为1时,mg-y-zn合金的组织由α-mg、lpso结构相和共晶相w组成。合金凝固过程为:初晶α-mg首先在合金中形核长大,并将y、zn溶质原子向外排出。随着温度的下降,α-mg晶间剩余液相在凝固结束前lpso结构相和w相依次析出。合金mg100-2x-yx-znx(x=2,2.5,3,3.5)中,mg95y2.5zn2.5合金的综合力学性能最佳。(3)对合金mg95y2.5zn2.5经行热处理工艺探究时发现,530℃固溶处理10h以及500℃固溶处理40h利于18r的溶解和w相的球化;较慢的冷却速度利于14h的析出。球状wˊ相(mgyzn2)随着时间的延长有粗化的趋势。(4)在mg95y2.5zn2.5合金中单加ti、zr后,α-mg晶粒平均大小由25μm分别减小到15μm和20μm;通过复合添加ti、zr后,α-mg晶粒平均大小由25μm减小到13μm。(5)更重要的是加入ti、zr后促进了mg95y2.5zn2.5合金中lpso结构相的形成,抑制了w相的形成。通过复合添加ti、zr获得了兼顾晶粒细小和长周期结构相面积分数的优异合金mg93.1y2.5zn2.5ti1.6zr0.3。(6)对合金mg95y2.5zn2.5铸态、固溶水冷、固溶炉冷三种不同原始组织正挤压后发现,固溶处理的合金正挤压后获得了良好的伸长率(17%~22%),但抗拉强度较低(320~330MPa);铸态合金挤压后获得了较高的抗拉强度和略低的伸长率(345MPa,16%)。(7)合金Mg93.1Y2.5Zn2.5Ti1.6Zr0.3铸态抗拉强度112MPa,伸长率3.5%,经过固溶处理后抗拉强度达196MPa,伸长率达7.5%。对Mg93.1Y2.5Zn2.5Ti1.6Zr0.3合金铸态、固溶水冷、固溶炉冷三种不同原始组织正挤压后发现,固溶水冷处理的合金获得了良好的综合力学性能(抗拉强度375MPa,伸长率9.5%)。(8)合金经正挤压后,沿着挤压方向呈现出纤维状组织形貌,且镁基体的基面织构得到强化;鱼骨状的W相被挤碎成小颗粒,具有弥散强化作用;LPSO结构相发生变形,可提高合金强塑性;动态再结晶晶粒的产生有助于增强合金的塑性。挤压后合金力学性能的提高是以上多种因素协调的结果。