近年来,全球范围的能源危机和环境危机日益严重,这就对汽车的轻量化提出了要求.作为最轻的金属结构材料的镁合金,因具有比强度比刚度高、阻尼性能好等优点,在汽车上的应用日益广泛,同时也对镁合金的力学性能尤其是高温力学性能提出了更高的要求.其中,AE41(Mg-4Al-1RE-0.3Mn)和AE42(Mg-4Al-2RE-0.3Mn)是目前比较成熟的两个耐热镁合金牌号.它们具有良好的室温力学性能,优良的高温力学性能尤其是高温抗蠕变性能.但当温度高于175℃时,该合金的蠕变性能下降很快,这大大地限制了它作为轻质结构材料的应用范围,尤其是目前发展最快,镁合金用量日益增大的汽车工业.该文以Mg-Al-RE合金(AE41/AE42)为基础,采用Ca合金化技术,系统地测试了合金和高温力学性能、高温抗蠕变性能以及流动性.同时,运用光学显微镜(OM)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子束微区分析(EDAX)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)等多种分析和测试手段,较系统地研究了Ca合金对AE41/AE42合金组织结构和力学性能的影响和作用机理.研究的目的是为Mg-Al-RE合金的进一步研究和开发提供理论和实验依据.研究发现,AE41/AE42合金的铸态组织是典型的树枝晶.RE元素量的增加对Mg-Al-RE合金组织的细化效果不明显.在AE41/AE42合金中加入少量Ca元素后,能显著地细化合金的铸态组织.Ca加入AE41/AE42合金后,形成了新相Al<,2>Ca.此相主要有三种形貌:层片状、非层片状和细小弥散的颗粒状,主要分布于晶界,并随加入Ca量的增多在晶界处呈网状分布.Al<,2>Ca是一种高热稳定性的化合物,在长时间的固溶时效处理后未发生变化.加Ca合金力学性能的改善主要得益于Al<,2>Ca相的合成.Ca的加入显著地提高了AE41/AE42铸态合金的室温屈服强度,但降低了合金室温下的抗拉强度和延伸率.Ca提高了AE41/AE42铸态合金高温下(150℃、175℃和200)的抗拉强度和屈服强度.Ca能够有效提高AE41合金时效态(T6)的室温和高温(150℃、175℃和200)下的抗拉强度和屈服强度.与铸态相比,时效处理提高了AE41合金的室温力学性能,但降低了合金的高温力学性能.断口分析表明,Ca的加入没有改变铸态AE41/AE42基合金室温和高温下的断裂模式,但有使合金脆化的倾向.对合金儒变性能的测试结果表明,在AE41/AE42合金中加入合金元素Ca后显著地提高了铸态合金175℃/70MPa下的高温抗蠕变性能,合金稳态蠕变速率显著降低,并且稳态蠕变速率随着加入Ca量增加而逐渐减小.AE41基合金时效态蠕变性能的测试结果显示,在相同的蠕变条件(175℃/70MPa)下,铸态合金的高温抗蠕变性能要优于时效态合金,尤其是AE41基体合金及加入微量Ca的AE4103合金.但这种差别随着加入Ca量的增加而逐渐缩小.合金的流动性测试结果表明,Ca的加入少量地降低了AE41/AE42合金的流动性,降低幅度随含Ca量的增加而增加.对含Ca量相同的合金,RE提高了合金的流动性,但效果不明显.值得一提的是,AC42合金的流动性优于AZ91合金.