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镁合金是目前实际应用中最轻的金属材料，它密度小且具有高的比强度、比刚度及良好的铸造、减震、切削加工和尺寸稳定等性能，早已引起航空和汽车工业的注意。但由于其绝对强度不高，高温强度较差等原因，国内对镁合金的研究报道相对较少，而且主要集中在对已有镁合金牌号的研究。找到提高镁合金强度的手段是摆在材料工作者面前的一个重要课题。时效处理是一种很有效的改善合金性能的方法，可在一定程度上引起强度和硬度的提高。Zn在镁中有较大的固溶度，并且固溶度随温度的降低而减小，因此具有固溶强化和时效强化的双重作用。
本文综合利用显微硬度测定、X-射线衍射结构分析及透射电镜显微组织观察等手段，分析了含1.9at.％(5wt.％)Zn的Mg-Zn二元合金时效硬化现象及GP区的形态和出现的温度范围。研究结果表明：在70℃时效1000小时，过饱和固溶体中仅发生Zn原子偏聚，形成条状和球状GP区：在110℃时效1000小时，过饱和固溶体中不仅发生Zn原子偏聚，形成以球状形态为主的GP区，而且还析出了亚稳过渡态MgZn2(β")相；在150℃时效，硬化峰值出现较早，没有典型GP区出现。时效初期(12小时)已有少量的MgZn2析出；时效峰值过后，除了镁基体和MgZn2之外，还有亚稳相Mg2Zn3(β)和平衡相MgZn，沿原晶界析出，呈不均匀分布。
在实验结果的基础上，结合已有文献报道的数据，本文对Mg-Zn二元系中Mg基固溶体相的热力学函数进行了重新表征，从而反映Mg基过饱和固溶体存在亚稳态溶解度间隙和溶质原子偏聚GP区的热力学本质。通过进一步的计算分析，本文还确定了具有GP区析出效应的Mg-Zn体系的合金成分范围和时效温度区间，与本文测试结果及文献报道数据均符合得很好。
最后，本文还从热力学角度考虑了气相压力对Mg基二元体系相平衡关系的影响，特别是分析讨论了化合物在低压下的分解和挥发问题，以及实验测定和材料制备过程中存在的问题。
本文研究结果可为充分利用Mg-Zn系镁合金固溶强化和时效强化作用而进行的合金成分设计和制备工艺优化等提供重要的参考依据。