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稀土元素是改善镁合金高温性能最有效的元素,在耐热镁合金中,稀土镁合金占有特殊的地位,目前世界各国含稀土铸造镁合金牌号已占镁合金总数50%以上。中国是镁、稀土资源大国,研究和开发价格适中和高性能的稀土镁合金具有非常有利的条件。本文以Mg-Nd二元合金和Mg-Al-Nd三元合金为主要研究对象,运用光学金相分析(OM),扫描电子显微分析(SEM),电子束微区分析(EDAX),X射线衍射分析(XRD),等离子耦合光谱(ICP),透射电子显微分析(TEM)等多种分析和测试手段,系统研究了不同稀土元素La和Nd以及Nd含量的变化对Mg-Nd二元合金和Mg-Al-Nd三元合金的显微组织、力学性能和抗蠕变性能的影响。在Mg-La和Mg-Nd二元铸态合金中,La和Nd在合金中的分布形式明显不同。La主要存在于沿枝晶间界形成连续粗大的网状分布的共晶相(Mg+Mg17La2)中;而Nd则以部分存在于离异共晶Mg12Nd相中,其余则过饱和固溶于基体中。随着Nd含量的增加,Mg12Nd离异共晶的数量也逐渐增加,分布方式也从沿晶界上的点状逐渐过渡到网状分布。利用SEM和TEM研究了N2合金固溶(525℃/8小时)时效(250℃)后的显微组织。结果表明,时效1小时后,带状排列的βˊ相和片状的β相先后从α-Mg基体中析出,βˊ相、β相和α-Mg基体都有一定的共格关系,其中βˊ相和α-Mg基体共格关系为(110)β’//(0001)Mg和[112 ]β’// [1100]Mg;β相和α-Mg基体的共格关系为(011)β//(2110)Mg和[100]β//[0001]Mg。两者的惯析面分别(1100)Mg和(2110)Mg面。时效6小时后,介稳的带状排列的βˊ相消失,平衡β相沿[0001] Mg方向长大。同时对N2合金的XRD分析表明,时效6小时后合金中的析出相只有β(Mg12Nd)。对时效合金的硬度测试表明,随时效时间的延长,合金的硬度先升高,达到峰值后随时效时间的延长,硬度下降。通过计算析出相βˊ相和β相与α-Mg基体在惯析面和底面上的原子错配程度,解释了两相形貌形成的原因。结果发现在惯析面上两相和基体之间有非常好的原子匹配,特别是βˊ相在惯析面上和Mg之间几乎没有错配度。通过析出过程中的热力学和动力学分析,分析了βˊ相和β相形成过程中的形核和长大的过程。铸态Mg-Nd二元合金的室温拉伸性能相比Mg-Al基合金稍差,但是在高温下显示了优异的拉伸性能,而L2合金不论在室温和高温下,拉伸性能都非常差。固溶时效处理使Mg-Nd二元合金在室温和高温下的拉伸性能大大提高。热挤压后的N2合金具有非常优异的综合拉伸性能。对断口的显微组织研究表明,在室温下铸态合金L2属于典型的沿晶脆性断裂;随着Nd含量的增加,Mg-Nd二元铸态合金从典型的解理断裂向沿晶断裂转化。在高温下,各铸态合金的断裂机理基本没有改变。而挤压后的N2合金的断裂为典型的塑性韧窝断裂,随着温度的提高,韧窝的深度加深,塑性增强。对Mg-Nd二元合金在175℃/70MPa、200℃/70MPa和225℃/70MPa的蠕变性能研究表明,