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根据镁合金研究现状中存在的强度低、塑性差等不足,本文以AZ80镁合金为主要研究对象,采用不同的稀土元素作为合金化元素。为了减低成本控制稀土元素的添加量来进行成分设计。通过机械搅拌细化晶粒,获得均匀分布的稀土强化相,再通过热塑性变形工艺来获得高性能镁合金。通过上述研究,得出以下主要结论：(1)AZ80镁合金添加稀土之后,树枝晶形貌有所改善,Mg17Al12相呈断网状分布,而α-Mg和Mg17Al12生成的层片状相明显增多,稀土相以不规则块状分布,部分发生偏聚。时效后加入稀土的合金抗拉强度较AZ80提高了30-50MPa,以Gd和Nd的搭配添加后力学性能最优。改变Gd和Nd的添加含量,其中以总量为0.5%(wt.%)的添加量得到的合金抗拉强度和屈服强度较高,但伸长率有所下降。(2)根据Miedema模型,计算得出Al和RE(混合稀土)之间的生成焓要大于Mg和RE之间的生成焓,所以AZ80合金加入RE后,RE会和Al元素结合生成新相。通过研究RE对AZ80镁合金时效过程中连续析出和不连续析出的影响,得出当重稀土和轻稀土混合搭配使用时对AZ80镁合金的组织和力学性能影响较好。(3)在熔炼过程中施加机械搅拌可明显细化镁合金的晶粒,稀土相颗粒尺寸几乎都在5μm以下。通过改变搅拌温度,在640℃搅拌时,稀土相颗粒细小且分布均匀,可以获得较佳的显微组织和较好的力学性能。通过研究,在640℃搅拌时稀土相会提前形成,此时在搅拌器的作用力下会得到细小而且弥散分布的稀土相。在660℃甚至更高的温度搅拌时,稀土相是在凝固过程中形成,所以得到的稀土相尺寸较大,局部偏聚。(4)AZ80稀土镁合金挤压后的组织中纤维组织较明显,AZ80析出的Mg17Al12相较多,但是随着RE含量的增多,Mg17Al12相析出减少,晶粒尺寸也有所增大,过多的稀土相弱化了动态再结晶的效果。其中抗拉强度最高为添加0.5%RE合金,为345MPa。随着RE含量的增加合金强度有所下降,但是伸长率逐步提高,当添加2%RE时伸长率最大,为12.2%,比AZ80提高了40.2%,加入RE可以提高AZ80合金的伸长率,改善合金的塑性。(5)AZ80稀土镁合金轧制得到的组织比较致密,Mg17Al12相析出较多,晶粒尺寸细小, RE含量的增多没能减少Mg17Al12相的析出,合金中存在着大量孪晶。其中添加0.5%RE合金的抗拉强度和伸长率最高,分别为385MPa和5.3%,抗拉强度较AZ80提高了25MPa,表现出较好的综合性能。