镁合金具有阻尼性能好、密度小、回收性高、比强度高、延展性好等优点,使其在汽车工业和3C等领域有广阔的应用前景,并享有“21世纪绿色金属结构材料”的美誉。但由于镁合金具有低的电位、比较活泼的化学性质,使其在腐蚀环境下表现出较强的应力腐蚀敏感性,导致其在相对较低的应力下便会发生应力腐蚀开裂。这一“瓶颈”严重限制了镁合金在各领域中的应用。更为可怕的是在环境和外应力的双重作用下促使构件突发性脆断,容易造成严重的安全隐患以及国民经济的巨大损失。因此,揭示镁合金应力腐蚀开裂机理,探求提高镁合金应力腐蚀抗性的方法对推广镁合金的广泛应用具有重大意义。本文以铸态AZ91镁合金为基体,通过重力铸造法制备出不同含量稀土Gd元素改性的AZ91Gd系列镁合金,系统研究了稀土Gd元素对AZ91镁合金在潮湿大气环境下的应力腐蚀开裂性能的影响,通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、全浸泡腐蚀失重法、X射线衍射（XRD）、电化学极化曲线、电化学阻抗、慢应变速率拉伸测试（SSRT）、断口形貌表征及断口横截面裂纹延伸等分析方法,揭示了稀土Gd元素对铸态AZ91镁合金在潮湿大气环境下应力腐蚀开裂的影响机理及规律。同时,借助水溶液电解充氢方法,进一步详细分析了T4及T6两种镁合金热处理手段对铸态AZ91镁合金氢致开裂行为的影响,揭示了热处理对AZ91镁合金氢致开裂行为的影响规律及机理。研究结果显示,铸造AZ91镁合金在潮湿大气环境下表现出高的应力腐蚀开裂敏感性,断口形貌为解理形貌,脆性河流状花纹明显,裂纹扩展方式为穿晶和沿晶混合扩展。在含Cl^-1潮湿大气环境下的应力腐蚀敏感性要远高于不含Cl^-1潮湿大气环境,且其断口边缘遭到强烈腐蚀。添加稀土Gd元素后,基体中β-Mg₁₇Al₁₂相形状由粗大骨骼状变为弥散分布在晶界处的岛状,体积分数缩减明显。同时在基体中生成了白色团块状Al₂Gd和Al-Mn-Gd金属间化合物。通过抑制阴极相β-Mg₁₇Al₁₂的作用,改变大阴极小阳极现象,同时稀土氧化物镶嵌在表面膜中,提高了表面膜的致密性与稳定性,两者共同作用下使得AZ91镁合金抗腐蚀性能提高。而改性AZ91镁合金的低应力腐蚀开裂敏感性一方面将归因于腐蚀抗性的增加,使得镁合金表面腐蚀程度大大降低,裂纹源数量随之降低。另一方面将归因于稀土Gd元素能够在一定程度上抑制阴极析氢过程,使得氢致开裂作用弱化。改性AZ91镁合金的断口形貌也由改性前的脆性解理断裂转变为准解理断裂。当稀土Gd元素含量为1.0%时,改性后的AZ91镁合金表现出较佳的抗应力腐蚀开裂性能。镁合金抗应力腐蚀开裂性能并不会随着稀土含量的增加而增加,这将归因于过多的稀土不仅会形成大量的稀土金属间化合物,还会使得镁基体中固溶的Al元素含量降低。另一方面,基体中阴极相β-Mg₁₇Al₁₂尺寸得不到进一步抑制,反而增加,两者共同作用使得镁合金基体的腐蚀速率增加。T4和T6处理能够很好的提高镁合金抗氢脆性能,T4处理使得β-Mg₁₇Al₁₂固溶到镁基体中,导致氢陷阱数量降低,而T6处理使得β-Mg₁₇Al₁₂相以晶界层片状和晶内粒状析出。故而抗氢脆性能的提高将归因于热处理后β相的溶解或均匀析出减轻了氢的偏聚,以及固溶强化和析出强化作用。充氢慢拉伸断口都展现出由准解理向解理转变的趋势,裂纹扩展方式由沿晶转变为沿晶和穿晶混合。