随着现代社会的快速发展,仪器设备日益精密化、复杂化以及工作环境的多样化,对降低能耗和减振降噪等提出了更为迫切的要求,轻量化与结构功能一体化镁材料将是今后发展的重点。当前结构功能一体化镁合金材料的研究开发却严重匮乏,国内外学者大多针对镁合金力学或单一功能特性进行研究,研发同时兼具良好力学与阻尼特性的结构功能一体化镁合金材料却很少。而且,现有高强高阻尼镁合金一般含大量稀土元素、工艺控制复杂、生产成本高昂、加工困难,极大地限制了其规模化、高值化、大宗化应用。针对以上现状,本研究以Mg-Ce系合金为基础,通过添加不同固溶度的非稀土元素(Mn、Zn、Sn),设计并制备Mg-X-Ce系高阻尼高强度镁合金。采用合金化设计、挤压变形与热处理工艺协同耦合技术研究显微组织演变及其对阻尼与力学性能的影响,以期通过调控第二相含量、分布,晶粒尺寸以及织构强弱等微观组织来实现Mg-X-Ce合金阻尼与力学性能的平衡优化,归纳总结高阻尼高强度镁合金的设计准则,从而得到适合不同实际需求的低成本结构功能一体化新型镁合金材料。首先,研究了不同Ce含量的Mg-Ce二元合金的阻尼与力学性能。铸态Mg-2Ce合金中出现了大量的长直而平行的第二相组织,而其他三种合金中并没有发现这种特殊的显微组织。平行第二相的出现有利于合金的阻尼性能,在应变为10-3时阻尼值达0.084,这可能与位错密度的增加和应力集中有关。挤压变形后,合金的力学性能得到大幅度提高而应变阻尼性能却有所下降。综合来看,挤压态Mg-0.5Ce合金表现出较好的综合阻尼与力学性能,其屈服强度为356.7MPa,抗拉强度为357.6MPa,延伸率为5.8%,应变振幅10-3时阻尼值Q-1为0.015。其次,在Mg-0.5Ce的基础上,研究Mn元素的添加对Mg-Ce合金显微组织及其阻尼与力学的影响。结果表明,Mn不与其他元素形成第二相组织,铸态Mg-Mn-Ce合金的阻尼性能几乎不受Mn元素含量变化的影响。随着Mn元素含量的增多,挤压态Mg-Mn-Ce合金的强度与延伸率呈先增加而后下降的趋势。其中,J-MC3合金表现出良好的综合力学性能,抗拉强度为339MPa,屈服强度达330MPa,延伸率为11.2%。此外,Mn元素的添加在提高合金力学性能的同时能够保持其阻尼性能不会下降。再次,研究了较高固溶度的Zn、Sn元素对Mg-Ce合金显微组织及其阻尼与力学的影响。随着Zn含量的增加,铸态Mg-Zn-Ce合金的第二相组织从平行分布逐渐变为弥散的网状分布,其阻尼性能整体较低。而随高固溶度的Sn含量增多,铸态Mg-Sn-Ce合金的第二相组织呈整齐的平行分布,SC3合金表现出良好的阻尼性能,其比阻尼系数SDC达54%。挤压后,Mg-Zn/Sn-Ce合金的阻尼性能都呈现出先上升而后下降的趋势。其中,J-ZC2合金表现出良好的综合力学与阻尼性能,其屈服强度为293MPa,抗拉强度314MPa,延伸率为6.1%,阻尼值Q-1为0.034。J-SC3合金也展现出良好的综合性能,YTS=135MPa,UTS=227MPa,EL=8.9%和Q-1=0.055。最后,选取以上力学性能较高而阻尼性能相对较差的挤压态Mg-X-Ce合金通过恰当的热处理工艺进行阻尼与力学的平衡优化研究。实验结果表明,第二相含量、形貌与晶界数量等作为强钉扎点是影响合金阻尼与力学性能的重要因素。热处理工艺可以有效改善Mg-Zn/Mn-Ce合金的显微组织,使得合金的阻尼性能大幅提高而力学性能却有所下降。经350℃x4h热处理后制备得到了综合性能优良的TJ-ZC1合金,即YTS=201MPa,UTS=266MPa,EL=18%,SDC=69%。