镁合金是航空航天及军工业中使用的最轻的金属结构材料，具有极为广阔的发展前景。但是镁合金塑性差，不耐磨损，容易被腐蚀，这些缺点极大地限制了其应用。因此，亟需一种合适的工艺去克服镁合金的这些缺点。深冷处理，指的是材料在-230℃至-190℃的环境下作处理。深冷处理能够显著提升碳钢的耐磨性，耐腐蚀性等性能，所以被广泛地应用于工具钢，高速钢以及硬质合金的生产中。镁合金深冷处理的研究具有十分重要的意义，然而国内外鲜有相关报道。本文以挤压态Mg-1.5Zn-0.15Gd(at.%)合金为对象，研究了深冷处理(-196℃)对该合金显微组织和力学性能的影响，总结了深冷处理对镁合金组织影响的一般规律，具体结果如下:Mg-1.5Zn-0.15Gd (at.%)合金深冷前后的显微组织观察表明，合金的组织主要由α-Mg与少量的W相(Mg3Zn3Gd2)颗粒组成。经过-196℃的深冷处理后，在晶内析出了第二相颗粒。随着深冷时间的增加，第二相颗粒持续析出，但析出速率逐渐减慢。利用透射电镜技术鉴定了这些析出相为W相。深冷24h后W相的体积份数由原始挤压态的0.1%提升至4.3%。W相在深冷环境下的析出主要是由于晶格体积收缩与溶质原子固溶度降低。W相形核时需要提供额外的空间作为动力，而深冷环境下Mg晶格的收缩为W相的形成提供了这部分额外空间。Mg-1.5Zn-0.15Gd (at.%)合金深冷前后的拉伸性能实验表明，深冷处理能显著提升合金的塑性。原始挤压态合金的屈服强度，抗拉强度和延伸率分别为205MPa，175MPa与8.6%。经过-196℃×24h的深冷处理后，合金的断面延伸率提升至15.5%，而抗拉强度未发生明显变化，硬度略有提升，屈服强度略有降低。深冷处理后合金的断裂机制由脆性断裂向韧性断裂转变。塑性的提升主要是由于深冷环境下析出的W相颗粒在合金的塑性变形过程中促进孪晶的形成，但是抑制其长大，从而促进了位错的运动。Mg-1.5Zn-0.15Gd (at.%)合金深冷前后的球盘磨损实验表明，深冷处理能够显著的提升该合金在低载荷下的耐磨损性能。当载荷为7N，磨损时间为5min，滑动速率为0.105m/s时，原始挤压态合金的摩擦系数与磨损率分别为0.4与1.39×10-7m3/m。深冷处理24h后，其摩擦系数与磨损率分别降至0.23与3.91×10-8m3/m。耐磨性的提升是由于深冷处理提升了合金的硬度，以及深冷环境下析出的纳米级W相颗粒在较低载荷的磨损过程中能够有效地承担载荷，防止基体被犁削。Mg-1.5Zn-0.15Gd (at.%)合金深冷前后的极化曲线测试表明，经过24h的深冷处理后，合金的电流密度降低，表明深冷处理降低了该合金耐腐蚀性。总结前人的研究经验，提出了晶格密度来判断深冷处理是否能起到促进镁合金中第二相析出的作用。晶格密度指的是晶胞中单位体积的原子个数。只有当第二相的晶格密度比基体小，深冷处理才能起到促进析出的作用。晶格密度值相差越大，深冷处理促进析出的作用就越好。最后，本文还以Mg-9Al与Mg-6Zn合金为例，验证了晶格密度判据的有效性，并发现深冷处理对Mg-9Al合金还有预时效的作用。经过固溶+深冷+时效处理的工艺以后，Mg-9Al合金的硬度相比传统的固溶+时效处理提升了7.5%。作为深冷条件下镁合金的相析出、组织演变和力学性能进行系统研究,本研究结果将为镁合金相变研究提供一种新的研究方法，为镁合金力学性能的改善提出一种新的工艺，具有重要的理论价值和应用前景。