Mg-Zn-Al系镁合金具有成本低、铸造性能优良以及热处理强化效果好等优势,在市场上的应用不断得到拓宽和发展。但由于一般成型方法不能有效解决镁合金氧化燃烧问题,因此可采用液相比例小、能低温作业,氧化燃烧的危险性低的半固态成形技术来解决上述问题。本课题系统地研究了Mg-6Zn-xAl(x=0/1/3/5)镁合金铸态及热处理态组织和力学性能变化规律,并对各合金进行等温热处理,研究非枝晶组织演变规律。并以ZA63镁合金为研究对象,进一步探索固溶和时效热处理对非枝晶组织的影响。通过对Mg-6Zn-xAl合金铸态组织和力学性能进行研究。表明,随着Al含量的增加,铸态合金中粗大连续的网状第二相转变为半连续状或细小的颗粒状分布在晶界处,晶粒尺寸得到了明显细化。力学性能方面,各合金随Al添加量不同,抗拉强度和延伸率变化趋势为先上升后下降,其中ZA63合金的抗拉强度和延伸率在4种合金中达到最大值,分别为208.6 MPa和11.2%。以ZA63合金为研究对象,研究了不同热处理工艺对组织和力学性能的影响,得出最佳固溶处理工艺为350℃×20 h(水淬),最佳时效处理工艺为170℃×48 h(空冷)。又研究了Al含量对Mg-6Zn-xAl合金固溶和时效热处理后组织和性能的影响。表明,固溶处理后,粗大的共晶组织全部固溶于基体中,时效处理后晶界变宽,且有析出相从晶界和晶内析出。另外,4种合金的抗拉强度和延伸率相比铸态时也都有所提高,其中Al含量为3%时,经时效处理抗拉强度和延伸率达到最大值为283.4 MPa和13.6%,相比铸态分别提高了35.9%和21.4%。采用等温热处理法对Mg-6Zn-xAl合金进行非枝晶组织制备,并分析组织演变机理。表明,合金元素Al的添加有利于增加液相组织间的流动性,加快非枝晶组织转变速率并最终获得细小且分布均匀的半固态球状组织。又以ZA63合金为对象,研究保温温度和保温时间对合金半固态组织的影响,得出ZA63合金半固态成形最适合的等温热处理工艺是590℃×30 min,颗粒圆整度、固相率和平均晶粒尺寸分别为1.5、43%和59.16μm。以ZA63合金为研究对象,研究了半固态组织经固溶和时效处理后的组织转变,并在相同工艺条件下与传统铸造成形进行对比,得出:ZA63合金的半固态组织经固溶处理后更有利于共晶组织的分解和固溶,促使晶粒提前达到过饱和状态,对合金性能可产生积极作用。另外,ZA63合金半固态组织经时效处理后,虽然晶粒尺寸普遍较大,但其在晶界处析出的强化相的数量和密度较高。