镁合金是现在运用最广且最轻的工程结构材料,具有密度小、比强度、比刚度高、阻尼性能好、电磁屏蔽、机械加工性能好、优异的加工性能和良好的铸造性能等优点,近些年来逐渐成为汽车、电子、航空航天行业的重要轻质材料。其中,AZ31变形镁合金是工业中应用最为广泛的变形镁合金之一,其具有较好的室温力学性能,好的延展性、好的抗拉强度以及优良的抗大气腐蚀性能。目前,工业用各种镁合金主要的生产方式为铸造方法。但是综合考虑,镁合金的综合力学性能,特别是强度和塑韧性有待进一步提高,AZ31变形镁合金的强度变形能力也有待进一步提高,因此我们研究合金元素对AZ31变形镁合金组织和性能的影响有特殊的意义。在镁合金中添加稀土元素可有效改善镁合金综合性能,并且在耐热镁合金中,稀土镁合金占有特殊的地位,目前世界各国稀土镁合金比例已占镁合金总数的50%以上。本论文以AZ31变形镁合金为基,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、能谱仪、拉伸实验及硬度测试等多种分析方法,系统地研究了Nd、Ce和La对AZ31变形镁合金的组织和力学性能的影响。研究结果表明,混合加入适量的稀土元素Nd、Ce和La能够显著细化AZ31变形镁合金的显微组织,改变合金的组织形态和析出相形貌,同时提高合金的布氏硬度、室温抗拉强度、以及合金的伸长率。在AZ31变形镁合金中混合加入稀土元素Nd、Ce和La后,随着混合稀土加入量的增加,合金的力学性能呈先升高后降低的趋势。当稀土元素Nd、Ce和La的加入量分别为0.4%、0.8%、0.4%时,合金的铸态和固溶时效态硬度均达到最大值,分别为78HB和95HB、78HB和95HB、77HB和93HB ,比未加混合稀土元素时AZ31变形镁合金的性能分别提高了10%和34%、10%和34%、9.8%和31%;当稀土元素Nd、Ce和La的加入量分别为0.4%、0.6%、0.4%时合金的室温抗拉强度均达到最大值168MPa、167MPa、166MPa,比未加稀土元素时AZ31变形镁合金的性能分别提高了46.1%、45.2%、44.3%;当稀土元素Nd、Ce和La的加入量分别为0.2%、0.3%、0.6%时,合金的室温伸长率均达到最大值11.8%、11.7%、11.73%,比未加稀土元素时AZ31变形镁合金的性能分别提高了10.3%、9.4%、9.6%。在AZ31变形镁合金中混合加入稀土元素Nd、Ce和La后,合金中网状的Mg17Al12相大部分开始断裂,呈骨骼状或粒状弥散分布于合金的晶界和晶粒内部,且在组织中出现了大量针状或盘状稀土相化合物Al4Ce、Al2Nd和Al4La。在细晶强化、析出强化和固溶强化三种强化机制的综合作用下,AZ31变形镁合金的组织和性能都得到了明显的改善和提高。实验研究表明,混合加入Nd、Ce、La三种稀土元素时,Nd是这三种稀土元素中对AZ31镁合金铸态、固溶时效态硬度、抗拉强度和伸长率影响最大的。