本论文对Al-20wt.%、Al-30wt.%以及Al-40wt.%合金在不同压力下的凝固行为进行了研究,凝固压力分别为常压、1GPa、2GPa以及3GPa。探讨了Al-Mg二元合金在不同压力下的凝固组织和物相演变规律,对高压凝固后Al-Mg合金的热稳定性进行了深入研究,分析了凝固压力对高镁Al-Mg二元合金力学性能的影响及机理。凝固压力对Al-Mg合金凝固组织以及物相组成的影响研究表明:随着凝固压力的增加,Al-20Mg合金中脆性金属间化合物β相的体积分数减少,当凝固压力增加到2GPa以及更高时,Al-20Mg合金转变为大块的Al(Mg)过饱和固溶体。但是过饱和固溶体中Mg元素的分布不均匀,枝晶内的Mg元素含量较低,枝晶间的Mg元素含量较高。Al-30Mg以及Al-40Mg合金在高压凝固条件下β相不能形成,其物相均由Al(Mg)固溶体以及γ相构成。在3GPa压力下凝固时,合金组织是以初生Al(Mg)固溶体为基体,由Al(Mg)固溶体以及γ相组成的共晶组织分布在枝晶间。随着凝固压力的增加,Al-30Mg以及Al-40Mg合金的Al(Mg)固溶体与γ相共晶组织形貌发生了很大的变化。在1GPa压力下凝固后合金中的共晶组织均是不规则共晶组织,而在3GPa压力下凝固后转变为层片状共晶组织,这是由凝固过程动力学以及热力学因素所共同决定的。凝固压力对Al(Mg)固溶体中Mg元素的固溶度的影响研究表明:凝固压力可以显著的增加Mg元素在Al(Mg)固溶体中的固溶度,Al-20Mg合金可以形成大块的Al(Mg)固溶体,提供了一种新的制备大块Al(Mg)过饱和固溶体的方法。Al-40wt.%Mg(Al-42.2at.%Mg)合金在3GPa压力下凝固时Al(Mg)固溶体中Mg元素的固溶度可以增加到41.6at.%,而在常压室温条件下其平衡固溶度不足1at.%。高压凝固之后所得到的Al(Mg)固溶体是不稳定的,在加热过程中会向着稳定的方向转变。研究发现在Al(Mg)固溶体加热过程中形成了富Mg元素的γ相。当延长时效时间或者升高温度时,γ相内部的Mg原子会向周围的Al(Mg)固溶体扩散,导致其Mg元素成分降低,最终γ相会直接转变成稳定的β相。高压凝固制备的Al(20Mg)过饱和固溶体中在加热过程中富Mg固溶体容易形成沉淀相,Mg含量较少的固溶体相对不容易析出沉淀相,从而使沉淀相的析出是以一种不均匀的方式完成的。时效过程中β相的形貌会经过一系列的转变:粒状→长条状→团絮状→块状。高压凝固对Al-Mg合金力学性能影响研究表明:高压凝固后Al-Mg合金中的金属间化合物体积分数减少,Al(Mg)固溶体体积分数增加,显著提高了合金的拉伸性能。Al-20Mg在常压下凝固为脆性材料,断裂方式为典型的解理断裂,在2GPa以及3GPa压力下转变为塑性材料,断裂方式为典型的韧性断裂,延伸率可达到11%,同时强度也有显著提高,3GPa压力下凝固的抗拉强度是常压下的8.0倍。随着凝固压力的增加,Al-30Mg及Al-40Mg合金强度显著提高, 3GPa压力下凝固后其抗拉强度分别是常压凝固的14.3倍以及11.2倍。Al-30Mg合金的断裂方式由解理断裂向准解理断裂转变。Al-40Mg合金在3GPa压力下凝固之后的Al(Mg)过饱和固溶体基体的断裂方式是解理断裂,其原因是Mg原子过多导致的Mg原子偏聚区域增多。