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Mg-Al系列镁合金在汽车上有广阔的应用前景,特别是汽车上最具有减重潜力的部件。但是,当温度超过120℃时该系列合金的力学性能大幅度下降,限制了其应用。本文以Mg-Al系合金中最具代表性的AM50合余（Mg-5Al基）和AZ91合金（Mg-9Al基）的组织细化作为研究方向,研究Ca元素对两种合金的组织和性能的影响,并探讨其化学成分、组织结构和性能变化之间的关系,为提高该类合金的力学性能提供理论依据。 利用金相显微镜、扫描电镜、差热分析仪、X射线衍射仪等手段研究了Ca元素对AM50和AZ91合会显微组织的影响。研究结果表明:加入Ca元素后,两种合金中都产生了新的Al2Ca相,β-Mg17Al12数量减少。合金晶粒被细化,AM50-2Ca的平均晶粒尺寸由AM50时的200μm减小到40μm;AZ91-2Ca的平均晶粒尺寸由120μm减小到45μm。Ca元素对AM50合金的细化效果可归结为:Ca元素在熔体中形成的初生Al2Ca相起到了非均质形核作用。而Ca元素对AZ91合金的细化机制主要是凝固过程中固液/界面富集的Ca元素强烈阻碍了α-Mg晶粒的长大。 对挤压态的合会研究表明:Ca元素能改善AM50合金室温抗拉强度和屈服强度,同时合金的高温屈服强度也得到极大提高,但高温时其抗拉强度没有明显变化。Ca也能改善AZ91合金的高温抗拉强度和屈服强度,但降低其室温性能。加入Ca元素改变了两类合金的断裂方式,由原来的解理断裂向准解理断裂转变。硬脆的Al2Ca相产生裂纹是含钙合金拉伸断裂的主要原因。 系统地研究了AZ91-1Ca和AZ91-2Ca合金的超塑性。在实验研究范围内,AZ91-1Ca合金在温度623K和应变速率7.29x10-5s-1时,获得最大延伸率340%,相应的应变速率敏感指数为0.5。AZ91-2Ca在688K和应变速率为7.29x10-5s-1时获得最大延伸率310%,应变速率敏感指数为0.48。其变形机制为晶界滑移（GBS）。由晶内或晶界原子扩散控制的位错蠕变是晶界滑移的主要调节机制。超塑性变形后孔洞形态观察表明:孔洞主要分布在晶界,且与A12Ca相有密切联系。