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为开发新型镁合金轮毂材料,本文以Mg-xGd-3Y-2Zn-0.6Zr合金为对象,采用低压铸造、重力铸造和挤压成形三种制备工艺,并对低压铸造的合金进行热处理工艺优化,研究了合金在不同Gd含量和不同制备工艺下组织和性能的差异。首先通过改变低压铸造的型壳温度、充型速度和熔体温度三个参数,研究Mg-xGd-3Y-2Zn-0.6Zr合金的低压铸造工艺对铸造成型性和铸态合金力学性能的影响。为分析低压铸造制备方法的性能优势和为后续研究提供铸坯,开展了重力铸造铸试验,比较与低压铸造Mg-xGd-3Y-2Zn-0.6Zr合金组织和性能的差异。以Mg-(4,8)Gd-3Y-2Zn-0.6Zr低压铸造合金为对象,优化其合金固溶处理和时效热处理工艺,研究热处理过程组织和相的变化。研究了挤压及挤压后热处理对Mg-xGd-3Y-2Zn-0.6Zr(x=0,4,6,8)合金组织和性能以及织构的影响。试验研究采用显微组织观察、扫描电镜及能谱分析,XRD分析、显微硬度、室温拉伸试验等分析方法。通过上述研究,获得以下结论:Mg-xGd-3Y-2Zn-0.6Zr(x=4,6,8wt%)合金低压铸造的优化工艺为:模温200℃,充型时间3~4s,低Gd的Mg-4Gd-3Y-2Zn-0.6Zr合金熔体浇注温度710-730℃,高Gd的Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.6Zr和Mg-8Gd-3Y-2Zn-0.6Zr合金熔体浇注温度730-750℃。低压铸造的Mg-8Gd-3Y-2Zn-0.6Zr抗拉强度达到240MPa,屈服强度155MPa,延伸率达到10.8%。Mg-4Gd-3Y-2Zn-0.6Zr抗拉强度达到218MPa,屈服强度127MPa,延伸率达到15.6%。低压铸造制备合金性能优于薄壁铁模浇注的重力铸造合金。低压铸造和重力铸造的Mg-xGd-3Y-2Zn-0.6Zr合金,相的组成种类基本一致,由α-Mg、块状LPSO(长周期相Mg10(Gd,Y,Zn))、晶内条纹状LPSO(Mg12GdZn)、少量W-相(Mg3(Gd,Y,Zn))和MgRE相构成;相的体积分数和形态差异较大,重力铸造合金块状长周期相更粗大,晶内条纹状LPSO很少,MgRE相也更少。固溶温度越高,低压铸造Mg-(4,8)Gd-3Y-2Zn-0.6Zr合金到硬度峰值的时间越短。500℃充分固溶,晶内条纹状LPSO全部溶解,晶界处块状LPSO少量溶解,同时生成大量的MgRE相);520℃充分固溶,更多的块状LPSO溶解,但几乎没有MgRE相生成;540℃固溶,两种LPSO迅速分解成W-相。MgRE有利于强度提升,因而500℃充分固溶的合金强度最高,Mg-8Gd-3Y-2Zn-0.6Zr合金500℃-T4态抗拉强度达到302MPa,屈服强度162MPa,延伸率达到20.4%,满足高性能铸态镁合金轮毂的力学性能要求。Mg-(4,8)Gd-3Y-2Zn-0.6Z铸造合金经T6处理过程中时效析出的β’(Mg5(Gd,Y))相少且不稳定,强化效果弱,加之固溶强化减弱,合金的拉伸性能有微弱下降;铸态合金直接时效处理后,得益于发达的条纹状LPSO,合金的延伸率有大幅提高。挤压态未添加Gd的Mg-3Y-2Zn-0.6Zr合金抗拉强度达到313MPa,屈服强度245MPa,延伸率达到13.5%;Mg-8Gd-3Y-2Zn-0.6Zr合金挤压后强度达到350MPa,屈服强度282MPa,延伸率达到12.7%。添加8%Gd有助于提高挤压态Mg-3Y-2Zn-0.6Zr合金强度,同时弱化基面织构和柱面织构。挤压后经过200℃T5处理,Mg-3Y-2Zn-0.6Zr合金的抗拉强度为313MPa,屈服强度248MPa,延伸率达到14.5%,变化不大;Mg-4Gd-3Y-2Zn-0.6Zr抗拉强度从300提高到313MPa,屈服强度从251提高到290MPa,延伸率从8.1%变为10.8%。