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本文利用FactSage软件对Mg-Zn-Cu合金进行成分优化,优化出时效强化效果较好的两种合金成分：Mg-6Zn-1Cu和Mg-6Zn-2Cu合金。通过对两种合金成分中添加元素Bi,得到Mg-6Zn-1Cu-0.5Bi和Mg-6Zn-2Cu-0.5Bi合金。采用金属型铸造方法制备了Mg-6Zn-(1-2)Cu(-0.5Bi)镁合金,利用显微硬度测试仪、光学显微镜、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)等测试手段分析镁合金微观组织和时效析出行为。实验结果表明：铸态Mg-6Zn-(1-2)Cu镁合金显微组织主要由a-Mg基体和沿晶界分布的共晶组织(a-Mg+MgZn2+CuMgZn)组成。随Cu含量的增加,合金相组织的形貌由断续分布变为连续分布,同时合金硬度逐渐增大。添加元素Bi后的合金,其铸态组织沿晶界分布的共晶组织中多了Mg3Bi2相,同时硬度得到提高。通过对铸态合金FactSage软件计算及DSC分析,分别选取各合金的固溶温度,随着Cu含量的增加,固溶温度升高。经固溶处理后,晶界处大部分非平衡共晶组织溶解,致使晶界组织明显减少,变得纤细,镁固溶体晶内的合金元素含量升高。在时效过程中,晶界上的共晶组织均有不同程度熔断粒化的趋势,Mg-6Zn-(1-2)Cu(-0.5Bi)镁合金160℃时效硬化曲线都表现典型的时效效应,其中Mg-6Zn-(1-2)Cu合金中Mg-6Zn-1Cu时效硬化效应较好,时效34h达到时效硬度峰值HV75.94。这是由于过多Cu的加入形成CuMgZn相占用了Zn原子导致MgZn2相生成量减少,同时Cu的增多使MgZn2相生成温度升高,也使MgZn2相生成量减少。添加元素Bi后时效过程硬度提高,这是由于添加Bi后形成了Mg3Bi2相,且元素Bi促进了MgZn2相的形成。微观组织分析Mg-6Zn-1Cu合金显示在160℃经8h时效,基体中存在大量刃型位错、位错环、割阶等晶体缺陷,这些晶体缺陷的存在阻碍了位错的运动,提高了合金的强度,少量moire条纹的存在是由于时效初期开始有部分沉淀相析出,其与基体的晶面间距不一致,产生了moire条纹；Mg-6Zn-1Cu合金经180h时效后基体上弥散分布着大量粒状和短杆状相,杆状相沿一定方向长大,逐渐相互连接在一起,该现象在一定程度上抑制β1＇,杆状相的长大,推迟了粗大过时效相p的产生,该杆状相的长大始终没有贯穿晶界,在晶界处依然保持晶界无析出带(PFZ)。添加Bi后的Mg-6Zn-1Cu-0.5Bi合金,在过时效状态与Mg-6Zn-1Cu合金过时效相比,析出相更多,更细小,杆状相相互沿同一方向长大的连接长杆状相的现象减少。这是由于Mg3Bi2相常与β1’-MgZn2相粘接,促进β1’-MgZn2相的形核,并抑制β1’-MgZn2相的长大、粗化。从而有助于合金时效硬度的提高,并且缓解过时效阶段合金时效硬度的下降速度。