镁合金作为目前最轻的金属结构材料和21世的绿色环保材料,具有许多优于其它金属材料的性能,使其在航空航天、汽车、3C产品等多个领域被广应用。然而,和钢、铝相比,镁合金较低的强度和抗蠕变性能限制镁金的应用进一步扩大。与镁合金熔点接近,弹性模量差不多的铝合金,因为有了析出强化,才有可能获得高的强度,目前铝合金的最高强度可达～1GPa,而镁合金析出强化效果的利用一直处于较低水平。Mg-Zn系镁合金是一种新型的高强度变形合金,且具有时效析出特征,但是合金中棒状析出相β1’到底是MgZn2还是Mg4Zn7相,存在争议。Mg-Zn二元合金的时效硬化效果并不理想,本实验通过添加Nd元素、加载应力的方法来尝试提高合金的时效强化效果。此外,目前对时效过程中晶界析出相的研究很少,晶界析出相可以钉扎晶界,对阻碍晶粒长大、提高镁合金的高温力学性能具有十分重要的意义。因此,本文通过反向热挤压制备Mg-4wt.%Zn-(0,0.3,0.6,1.0wt.%)Nd合金,固溶处理后,研究Mg-4Zn二元合金、以及Nd添加和加载应力的时效析出行为,得到的结论如下：在300℃下对Mg-4wt.%Zn-(0,0.3,0.6,1.0wt.%)Nd合金进行热挤压,组织发生了完全动态再结晶,α-Mg基体晶粒呈等轴状。挤压后的晶粒尺寸分别为的31.6μm、13.0μm.7.6μm和4.2μm,添加Nd能明显细化挤压态晶粒尺寸。合金的最佳固溶工艺是400℃/24h,Mg-4Zn合金得到了单相的过饱和固溶体,添加Nd后,固溶组织残留高熔点的Mg-Zn-Nd三元化合物T2相,Nd元素基本没有溶在Mg基体中。Mg-4Zn合金在150℃时效200h达到时效峰值,时效过程中析出两种类型的析出相：一种是在Mg柱面生长沿基体[0002]Mg方向的棒状相β1’,一种是平躺在基体(0001)Mg晶面上的盘状相p2’。峰时效之前主要发生β1’棒状相的形核和伸长,棒状相的粗化和p2’盘状相的增多导致过时效,Mg-4Zn合金150℃峰值时效状态能保持2000hour以上。棒状相β1’是laves结构MgZn2相,晶体结构为HCP,晶格常数为：a=0.52nm,c=0.857nm,其a值与Mg基体的c-值相等,与Mg基体的取向关系为(2110)β1’//(0002)Mg,[0001]β1’//[2110]Mg.在150时效50h后,形的晶界析出相随时效时间的延长,其形貌和尺寸基本没有变化。其结构为三斜晶体结构(a=1.724nm,b=1.445nm,c=0.520nm, α=96°,β:89°,γ=138°),为Mg2Zn3相.Mg-4Zn合金在70℃、100℃时效至5000h均没有时效硬化,由于时效温度太低,没有析出能够强化镁合金的第二相。在250℃时效至500hour也没有时效硬化,是由于250℃时加入了4wt.%Zn,没有过饱和的Zn原子形成。在200℃时效至50hour就到峰值时效状态,但是随着时效时间的延长,其硬度迅速降低。添加Nd可以改善Mg-4Zn合金在100℃的时效析出行为,Mg-4Zn-0.3Nd在5000h峰值时效时,β1’棒状相还是MgZn2相,长度小于170nm,直径约为10nm.与基体的取向关系是：[0110]MgZn2.//[0110]Mg,(2110)MgZn://(0002)Mg。而添加Nd没有提高Mg-4Zn合金150℃、200℃时效硬化,但是随着Nd元素添加量的增大,延迟时效峰值时间。此外,其晶界析出相仍然为三斜结构的Mg2Zn3相,而且在相同时效温度,Nd添加抑制了该析出相的长大。未溶T2相在时效过程中没有发生转变,是非常稳定的Mg-Zn-Nd三元化合物,可以阻碍时效过程中晶粒的长大。对Mg-4Zn合金在150℃时效时加载75MPa应力,会在镁基体(0002)Mg晶面产生大量位错,晶内析出相的形核位置也大量增加,从而使得析出相更加细小弥散。同时,与无应力条件下相比,晶界析出相的尺寸也变的更小。