本文将通过联合添加Y、Ca、Ce等元素来综合提高镁合金的燃点和变形能力，目标是研发出一种安全、高性能的变形镁合金，以拓宽镁合金在商用飞机、高速列车和汽车等方面的应用。论文首先设计多组二元Mg-Y、三元Mg-Y-Ca和四元Mg-Y-Ca-Ce合金，利用自制的燃点测试装置测定不同Y、Ca和Ce含量的镁合金燃点，优化确定燃点高于800℃的各个合金体系的成分范围，并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析方法研究合金氧化膜的组织结构，结合氧化热力学和动力学分析确定合金的氧化阻燃机理；然后对于部分燃点超过800℃的镁合金实施挤压变形，采用透射电子显微镜(TEM)、背散射电子衍射技术（EBSD）等手段系统研究了挤压温度、挤压比、合金元素含量对挤压合金的微观组织、织构和力学性能等的影响规律，优化出延伸率高于25％的镁合金成分范围；最后利用TEM和EBSD等详细研究了燃点高于800℃、延伸率高于25%的阻燃型变形镁合金在室温拉伸变形过程中织构、孪生与位错的演变规律，揭示高塑性合金的变形机制。　　二元Mg-Y、三元Mg-Y-Ca和四元Mg-Y-Ca-Ce镁合金的燃点测试和氧化阻燃机理研究结果表明，添加Y和Ca元素均具有很好的阻燃效果。纯镁中添加3wt.%Y后，其燃点从660℃提高到818℃，Y添加量高于3wt.%后合金燃点的提高幅度降低；在Mg-xY(-0.2Ce)(x=3,4,5)合金中添加少量的Ca就可更显著地提高其燃点，当Ca添加量超过0.5wt.%时，Mg-xY-Ca(-0.2Ce)合金具有非常好的阻燃性能，可在950℃的温度下保温30min合金不燃烧；添加少量的Ce元素对Mg-Y-Ca合金的燃点没有显著的影响。Mg-3Y-0.8Ca-0.2Ce合金的高温氧化速率远远低于AZ31合金，450℃、500℃和550℃温度下合金氧化动力学曲线符合近似抛物线规律；热力学计算结果表明Y元素的活性明显高于Mg和Ca，合金中的富Y区为其优先氧化的通道；合金氧化膜由MgO、Y2O3和CaO组成，其中Y2O3对氧化膜的致密性贡献最大。　　二元Mg-Y、三元Mg-Y-Ca和四元Mg-Y-Ca-Ce镁合金的挤压变形组织、织构及力学性能的研究结果表明，添加Y和Ca元素能很好地改善镁合金的塑性和强度。实验范围内，随挤压温度升高，Mg-5Y-0.3Ca、Mg-3Y-0.5Ca和Mg-3Y-0.5Ca-0.2Ce合金再结晶晶粒尺寸增加，室温拉伸强度降低，最优的挤压温度为350℃；随挤压比增加，Mg-3Y-0.3Ca和Mg-4Y-0.8Ca-0.2Ce合金室温拉伸强度和延伸率在挤压比为20时最高。优化的挤压温度为350℃和挤压比为20。Mg-3Y-0.3Ca合金的挤压织构类型为;4223//ED非基面织构。在挤压温度为350℃和挤压比为20的条件下，Mg-xY二元合金的挤压组织均为完全再结晶组织，织构类型为非基面织构，但当Y含量从1.5wt.%增加到6wt.%时，合金室温抗拉强度增加，延伸率先增加后降低。优化的超高塑性 Mg-3Y合金的延伸率达40.9%，抗拉强度和屈服强度分别为185.5MPa和101.4MPa。Mg-xY-0.8Ca-0.2Ce(x=3,4,5)四元合金的挤压组织均由细小的再结晶晶粒和弥散分布的第二相组成，当 Y含量从3wt.%增加到6wt.%时，再结晶晶粒平均尺寸大小变化不大，约7μm，抗拉强度从235.3MPa增加到266.5MPa，而延伸率则从18.9%降低到13.9%。Ca的添加会增加合金中第二相的颗粒的数量和密度，提高合金的强度，降低合金的塑性。Mg-3Y-0.5Ca合金较Mg-3Y合金强度增加，延伸率下降至28.8%，Mg-4Y-0.9Ca合金较Mg-4Y-0.5Ca合金强度增加，延伸率从23.3%下降到16.2%。优化的高塑性中强Mg-3Y-0.5Ca合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为128.8MPa、214.8MPa和28.8%，综合力学性能接近AZ31合金。　　Mg-Y-Ca-Ce系合金的相演变规律研究结果表明，二元Mg-3Y合金中的第二相主要为含Y的块状相，包括Mg24Y5、Mg2Y和YH2；Mg-3Y-0.5Ca合金中除了块状相，还有大量Mg2Ca。Mg2Y颗粒尺寸较大，因应力集中而产生微裂纹。Mg2Ca相在铸态时呈骨骼状，与基体没有固定的位向关系；而挤压前预热过程中有大量杆状和片状纳米Mg2Ca沿基面析出，与基体存在两种位向关系；挤压后Mg2Ca弥散分布在晶内和晶界，部分Mg2Ca与基体保持原有位向关系，弥散分布的Mg2Ca颗粒有析出强化作用，但是降低了合金的塑性。　　超高塑性挤压 Mg-3Y合金的室温变形机理研究结果表明，基面滑移、孪生、及基体和孪晶中的非基面滑移等协同变形机制是合金获得高延伸率的主要原因。合金的初始织构为;4223;//ED。随着拉伸变形量增加到4%时织构先转变为t;2112;//ED织构，增加到16%时转变为介于;4223;//ED与;2111t;//ED之间的织构，再增加到32%时转变为101//ED织构和;211;//ED次织构。挤压 Mg-3Y合金在沿挤压方向拉伸时大部分孪晶为{1012}拉伸孪晶，孪晶分数随变形量的增加而增加，拉伸孪晶的发生及长大合并使织构取向转向不利于基面滑移开动的方向。随变形量增加，合金中也观察到{1011}压缩孪晶、{1011}-{1012}二次以及与基体位向差呈70°的三次孪晶，这些孪晶使晶粒转向有利于基面滑移，但是由于数量较少，对织构的影响也很微弱。挤压 Mg-3Y在沿室温拉伸变形过程中，合金的初始取向最有利于基面滑移启动，在接近lt;4223gt;取向的晶粒内部优先发生基面滑移的基面滑移，进而诱导孪生的发生。随拉伸变形量增大，在基体和孪晶中出现了非基面滑移，增加了合金的变形能力。　　高塑性中等强度挤压Mg-3Y-0.5Ca合金的室温变形机理研究结果表明，基面滑移、非基面滑移、孪生、第二相协同变形是合金获得中等强度较高塑性的主要原因。挤压Mg-3Y-0.5Ca合金的初始织构主要是lt;4223gt;//ED与t;3122gt;//ED，随沿挤压方向拉伸变形量的增加，织构演变规律类似于Mg-3Y合金，拉伸至16%时，主要的织构类型为lt;1010gt;//ED。合金中的Mg2Ca颗粒在变形过程起抑制孪生扩展、阻碍位错滑移和晶界滑动的作用，使合金的协调变形能力降低，从而使合金的塑性降低。