由于轻质、高比强度和比刚度以及较好的阻尼性能等众多优点,镁合金受到来自汽车行业越来越多的关注.镁合金在汽车行业的应用有着相当的潜力,可用作结构件和非结构件.汽车引擎和传动系统中的服役条件对镁合金的高温抗蠕变性能提出了更高的要求.耐热镁合金的开发和应用就是为了满足这样的应用要求.作为耐热镁合金,Mg-Zn-RE系合金在150℃以上具有良好的高温力学性能.为了进一步的改善Mg-Zn-RE合金的高温抗蠕变性能,该文选择ZE41(Mg-4％Zn-1％RE)合金作为基体合金,添加微量的Ca元素以及少量的RE元素,较为系统的研究了Ca和RE合金化对Mg-Zn系合金微观组织及力学性能的影响及其作用机理.该文全面测试了新合金的室温和高温抗拉性能以及抗蠕变性能,同时运用光学金相分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子束微区分析(EDAX)、X射线衍射分析、等离子耦合光谱(ICP)以及热分析等多种分析和测试手段,对新合金的微观组织作了细致的分析.研究表明,ZE系合金的铸态组织细小,由树枝状和等轴状过饱和的α-Mg固溶体以及分布在晶间连接成网状的Mg-Zn-RE三元中间相组成.合金中晶间Mg-Zn-RE中间相体积分数随着RE元素的增加略有增加;同时,树枝状与等轴状晶粒尺寸随之略有细化.ZE系合金室温拉伸性能随RE元素量的增加而降低.而适量增加RE元素量对ZE系合金的高温拉伸性能有益处.当微量的Ca元素(0.1-0.5％)添加到ZE系合金后,合金铸态组织形貌变化不明显.Ca元素主要溶入Mg-Zn-RE三元相,形成置换固溶体;或者生成晶间Mg-Zn-Ca三元化合物.合金热分析表明,添加Ca元素后,ZE系合金的组织热稳定性得到提高,同时Mg-Zn-RE相以及Mg-Zn-Ca相对合金热稳定性也有益处.Ca元素的加入对铸态ZE系合金室温拉伸性能影响不大,但是Ca元素的加入可以有效增强ZEC系合金的高温抗拉性能.抗蠕变性能研究表明,添加Ca元素可以有效的提高ZE系合金的高温抗蠕变性能.在200℃/700MPa蠕变条件下,添加Ca元素后,ZE41合金蠕变第一阶段大大缩短,很快地进入了稳态蠕变阶段.而且,合金在蠕变第一阶段变形量也大大的减小.添加0.2％Ca元素可以使ZE41合金稳态蠕变速率约降低50％;而添加0.5％Ca元素,可以降低合金稳态蠕变率至原合金的1/4.蠕变变形后显微组织表明,合金的显微组织有着较好的热稳定性,合金的晶界结构较稳定、且晶间的中间相可以很好的协助晶界阻碍晶粒运动.这也可以认为是添加Ca元素可以改善ZE系合金高低温塑变能力的主要原因.