Mg-Zn-Al系合金由于具有高温性能较好、成本较低和铸造性能较好等方面的优势,被认为是一种有发展前途的高温镁合金。高锌镁合金的Zn含量一般在5wt.%以上,主要热强相为τ-Mg32（Al,Zn）49相和少量的φ-Al2Mg₅Zn₂相,但其铸造性能还未达到令人满意的程度,容易产生热裂倾向,并且常温和高温力学性能不能同时兼顾等方面也还存在问题。为了改善Mg-Zn-Al系合金所存在的力学性能方面的问题,本文选择以Mg-10Zn-5Al（ZA105）高锌镁合金为基础,以Sb为变质剂,Cu为合金化元素,优化合金成分,开发了一种新型低成本高锌镁合金。试验中采用金相组织观察（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量散射光谱（EDS）、显微硬度、冲击韧度以及常温和高温拉伸性能测试等分析手段,系统地研究了添加不同含量Sb、Cu合金元素及不同热处理工艺对Mg-10Zn-5Al镁合金显微组织及力学性能的影响,以期为高锌镁合金综合力学性能的提高提供依据。Sb的变质作用研究结果表明:Mg-10Zn-5Al-2Cu合金的显微组织由α-Mg基体、τ-Mg32（Al, Zn）49相、φ-Al2Mg₅Zn₂相和Mg₂Cu组成。与无变质的Mg-10Zn-5Al-2Cu合金相比,加入Sb后的合金中出现新的高熔点,具有六方D52结构的黑色Mg₃Sb₂弥散颗粒组织。Sb含量为0.1wt.%时,合金组织细化效果最明显。随着Sb量的增加,Mg-10Zn-5Al-2Cu镁合金的布氏硬度呈现出逐渐上升的趋势。当Sb量增加至0.1wt.%时,冲击韧度上升达到最大值6 J/cm2,比不含Sb时Mg-10Zn-5Al-2Cu镁合金的冲击韧度提高了50%,而合金的抗拉强度也达到190MPa。特别是Sb的含量为0.2wt.%时,合金的抗拉强度达到最大值195 MPa,较之不加Sb时提高5.4%,但其冲击韧度急剧下降。Sb量大于0.2wt.%时,合金的拉伸强度也开始逐渐下降。为此,本实验条件下,Sb合适的加入量为0.1wt.%,Mg-10Zn-5Al-2Cu镁合金的组织细化效果最好,具有良好的综合力学性能。Cu的合金化分析结果显示:Mg-10Zn-5Al-0.1Sb高锌镁合金中Cu的加入使合金第二相τ-Mg32（Al, Zn）4相上出现了新的鱼骨状Mg₂Cu相。合金中Cu的加入量不超过2.0wt.%时,随着Cu量的增加,合金的硬度、拉伸强度逐渐上升,冲击韧度逐渐下降。特别在Cu的含量为2.0wt.%时,合金的硬度达到最大值79.35HB,较之不加Cu时提高了9.65%;室温和高温（200℃）拉伸强度也达到190MPa和160MPa,比不加Cu时分别提高了21.1%和14.3%,但冲击韧度开始升高达6 J/cm2。随着Cu量的继续增加,合金的显微组织粗大化,其硬度、拉伸强度和冲击韧度均开始降低。因此,在本实验条件下,Cu的合适加入量为2.0wt.%,Mg-10Zn-5Al-0.1Sb高锌镁合金的合金化效果最明显,具有较高的力学性能。热处理的试验结果表明:（1）经过固溶处理后的Mg-10Zn-5Al-0.1Sb-XCu合金,晶界上τ-Mg32（Al,Zn）49相和晶内φ-Al2Mg₅Zn₂相周围的共晶α-Mg相均溶入到基体组织中,组织中第二相τ-Mg32（Al,Zn）49相的形状及分布都发生了明显的变化。但固溶处理并没有使晶界上的第二相τ相完全固溶到基体中,在晶界处仍存在高熔点的热稳定相τ-Mg32（Al,Zn）49相和Mg₂Cu相。与铸态合金相比,经过固溶处理24h后的Mg-10Zn-5Al-0.1Sb-XCu试验合金,基体的显微硬度明显提高,提高到85 Hv,比铸态合金提高了16.6%。（2）经过时效处理36h后的Mg-10Zn-5Al-0.1Sb-XCu合金,弥散分布的三元沉淀相会在晶界以及附近最大量析出,析出的三元沉淀强化相主要是τ-Mg32（Al,Zn）49相和φ-Al2Mg₅Zn₂相。合金的时效时间进一步延长至48h时,合金析出的三元相发生聚集长大。合金的显微硬度随时效时间的延长呈现先增长后降低的趋势。时效时间为36h时,合金的显微硬度达到最大值105.9Hv,比固溶时合金的显微硬度（85 Hv）提高了24.6%;随时效时间继续延长,合金显微硬度下降。固溶+时效处理后的实验合金,其室温和高温拉伸强度均比铸态要提高很多,但其变化趋势与铸态时一致。当Cu的含量为2.0wt.%时,固溶+时效处理后合金的室温和高温（200℃）拉伸强度分别达到228 MPa和176MPa,比铸态时提高了20%和10%。因此,本实验条件下,合金的最佳时效时间为36h。