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金属镁及其合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料,被誉为“21世纪的绿色工程材料”,它在降低能耗、提高能源利用率、减少环境污染等方面正表现出越来越明显的优势;镁合金的高比强度、比刚度,良好的阻尼减振和电磁屏蔽性使其尤为适合用作电子装置的壳体结构件,用以替代塑料材料制品,满足电子产品轻、薄、小型化和高集成化的要求,因此,镁合金将成为21世纪最重要的商用轻质结构材料。由于镁是密排六方结构,这使得镁合金在塑性、耐腐蚀性、以及成形加工方面都不如目前广泛使用的铝合金。实验研究表明,向镁合金中添加稀土元素具有提高合金的铸造性能、塑性变形能力、力学性能等诸多优点。因此本文选择了AZ31、AZ61和AZ91系镁合金为基础合金,通过向其中添加稀土元素铈,对其进行了较为系统的稀土合金化研究,主要内容包括: (1)设计合金成分,配置合金溶剂,制备合金试样; (2)对合金试样进行了布氏硬度测试和力学性能测试; (3)利用X射线衍射分析和扫描电子显微分析的方法对含铈的镁合金进行了物相鉴定; (4)利用热/力模拟试验的成果,对含铈镁合金进行了轧制、挤压工艺的塑性变形,对变形后的合金(AZ91系)进行了时效及固溶强化研究; (5)利用光学显微镜、扫描电子显微镜对试验合金在铸态、塑性变形过程态以及热处理前后的微观组织进行了观察和分析。 试验结果表明: (1)稀土铈的加入可以在试验用的各系镁合金中产生新的均匀分布于镁基体中的杆状Al4Ce相,该新相是随铈含量的增加而增加的; (2)铝元素含量的增加会导致Al4Ce相的粗化,使得铸态合金成分的偏聚加重,因而合金在加工前需要进行均匀化热处理; (3)稀土铈元素的加入可以提高试验用各系合金中的力学性能。轧制加工态下合金的强度随铈含量的增加而提高,其中4＃(1.0％Ce)合金强度最高,轧制加工态下其抗拉强度为321MPa,退火后为259MPa,比不含铈的该系合金强度高出10%左右;AZ61系合金中的8＃(1.0%Ce)合金有最高的强度,挤压+轧制下态其抗拉强度为350MPa,屈服强度为274MPa,延伸率为6.2%;退火后,抗拉强度为306.1MPa,屈服强度为201.4MPa,延伸率为18.7%。