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ZK60镁合金作为一种商用高强度变形镁合金，虽然具有较高的比强度，但其力学性能仍不能满足某些领域的需求。因此，有必要通过合金化和/或微合金化等手段来进一步提高ZK60镁合金的力学性能。众所周知，稀土元素对于镁合金具有明显的强化效应。目前，在镁合金中得到应用的各种稀土元素中，由于Sc具有不同于其它稀土元素的优势，因此其被认为是强化镁合金有潜力的合金化和/或微合金化稀土元素。然而，目前国内外对于Sc合金化和/或微合金化强化镁合金的研究还相对较少，尤其对于ZK60镁合金的强化。因此，针对Sc强化ZK60镁合金进行研究，对于含Sc镁合金强化理论的丰富、ZK60镁合金组织和性能的改善以及进一步推动ZK60镁合金的工业化应用和扩大其应用范围具有重要的理论价值和实际意义。
本文采用金相分析、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)、差热分析(DSC)、透射电镜分析(TEM)和力学性能测试等手段，研究了含Sc的ZK60镁合金的显微组织和力学性能，尤其研究了Sc添加及其添加量变化对ZK60镁合金铸态、均匀化态、挤压态、热处理态组织和/或力学性能的影响规律。此外，还探讨分析了Sc对ZK60镁合金组织和性能的影响机理。本文取得的主要研究结果如下:
1)ZK60镁合金中的第二相主要由分布在晶界呈片层状或鱼骨状的MgZn相、少量分布在基体和晶界处的颗粒状MgZn2相、微量的Zn2Zr相组成;添加0.3-1.3wt.％Sc到ZK60镁合金中后，合金中呈粗大片层状或鱼骨状的MgZn相变得细小、分布在晶界的颗粒状MgZn2增多;同时，随Sc添加量从0.3wt.％增加1.3wt.％，合金中逐渐出现了呈块状或花瓣状的Sc3Zn17相，同时晶界处第二相的总量逐渐增加。
2)ZK60镁合金均匀化处理后，合金中大部分MgZn相发生了分解，但MgZn2相未发生分解。而含0.3-1.3wt.％Sc的ZK60镁合金均匀化处理后，合金中的Sc3Zn17和MgZn2相仍然存在，但MgZn完全分解。
3)Sc及其添加量变化对ZK60镁合金挤压变形后的再结晶存在一定的影响。当添加0.3-1.3wt.％Sc到ZK60镁合金中后，合金变形组织的不均匀性增加，同时发现合金中存在未发生动态再结晶的母晶和细小的再结晶晶粒。当Sc添加量从0.3wt.％增加到1.3wt.％，未发生动态再结晶的母晶逐渐发生弯曲变形并产生强烈的纤维织构。
4)添加0.3-1.3wt.％Sc可以改善ZK60镁合金挤压后的抗拉强度和屈服强度，但使延伸率有所下降。在本文试验的ZK60+(0.3-1.3)wt.％Sc镁合金中，以ZK60+1.1wt.％Sc镁合金的抗拉强度最高，达到了365MPa;而ZK60+1.3wt.％Sc镁合金的屈服强度最高，达到了321MPa。含钪ZK60镁合金挤压后力学性能的改善可能主要与Sc添加对晶粒细化、织构强化、第二相强化和/或固溶强化的影响有关。
5)热处理对含钪ZK60镁合金的力学性能影响较大:①含钪ZK60镁合金经挤压+T5处理后的力学性能与挤压后的力学性能相比，室温抗拉强度和屈服强度变化不大，但延伸率有所提高;②经挤压+T6处理后，含钪ZK60镁合金的抗拉强度较挤压后的抗拉强度有小幅度的提升，且随Sc添加量从0.3wt.％增加到0.7wt.％，抗拉强度逐渐增加。与抗拉强度不同，挤压+T6处理能够显著地提高含钪ZK60镁合金的屈服强度，并且随着Sc添加量从0.3wt.％增加到0.7wt.％，屈服强度逐渐增加。在本文试验的含钪ZK60镁合金中，以ZK60+0.7wt.％Sc镁合金挤压+T6处理后的屈服强度最高，达到了352MPa。含钪ZK60镁合金挤压+T6处理后屈服强度的提高可能与合金热处理过程中杆状MgZn2相的析出强化有关。对于延伸率，含钪ZK60镁合金挤压+T6处理后的延伸率较挤压后的延伸率有所下降，并随Sc添加量从0.3wt.％增加到0.7wt.％，延伸率逐渐降低;③添加少量Sc可以提高ZK60镁合金挤压+T6处理后的屈强比，并且随Sc添加量从0.3wt.％增加到0.7wt.％，合金的屈强比逐渐增加，其中Sc添加量为0.7wt.％时屈强比接近1。
6)Sc添加及热处理对ZK60镁合金的加工硬化行为存在较大影响:①在ZK60镁合金中添加0.3-0.7wt.％Sc后，合金挤压后的加工硬化指数n和硬化能力Hc值均降低。同时，含钪ZK60镁合金挤压+T6处理后的加工硬化指数n和Hc值也远低于未添加Sc的ZK60合金挤压+T6处理后的加工硬化指数n和Hc值，并且随Sc添加量从0.3wt.％增加到0.7wt.％，n和He值逐渐降低;此外，含钪和未含钪的ZK60镁合金挤压+T6处理后的He值均仅约为合金挤压后Hc值的四分之一;②在ZK60镁合金中添加0.3-0.7wt.％Sc后，合金挤压后的加工硬化率θ降低。此外，含钪ZK60镁合金挤压+T6处理后的加工硬化率θ从第二阶段过渡到第三阶段时存在一明显的弹塑性转变点，并且随Sc添加量0.3wt.％增加到0.7wt.％，弹塑性转变点的加工硬化率θ值从1167MPa降低至681MPa。而经转变点后，随着流变应力的增加，所有含钪合金的加工硬化率θ首先基本保持不变，然后逐渐下降。③Sc添加及热处理对ZK60镁合金的加工硬化行为的影响主要与热处理过程中杆状MgZn2相的细小弥散析出、含Sc合金的基面层错能增加和晶粒细化有关。