利用高分辨透射電鏡和掃描電鏡分析了Mg-4Zn-2Al-0.5Ca合金時效沉淀過程中的相演變。結果表明:試驗合金的時效硬化曲線呈現(xiàn)典型的時效硬化特征。試驗合金在160℃時效達到峰值硬度時其沉淀相有:平行于(0001)Mg的圓盤狀沉淀相、(梳齒狀)塊狀沉淀相以及大量的亞穩(wěn)過渡相。隨時效時間的延長,生成長條狀相,但基體中依然存在很多后析出的細小的彌散分布的粒狀沉淀相。120℃×230 h時效處理后的微觀組織中存在著蜂窩狀組織,寬度為3～4 nm的長條狀沉淀相,直徑為5～7 nm的球狀沉淀相;這些沉淀相的存在大大提高了合金的硬度。

　　提高鎂合金的室溫強度和高溫強度是鎂合金研究中的首要問題。作為最輕的結構材料，鎂合金本身不具備多型性轉變，不能通過基體的固態(tài)相變來強化，因此，與鋁合金一樣，提高鎂合金強度主要是細化晶粒強化和合金化方法，其中合金化方法主要利用析出相和GP 區(qū)/ 過渡相來提高強韌性［1-2］。Mg-Zn 二元系是實用鎂合金的重要基礎，Mg-Zn 固溶體存在著亞穩(wěn)的溶解度間隙，因此該系固溶體具有典型析出強化特征［3-4］。但大量的研究表明［5-7］，Mg-Zn 固溶體析出物長大的速度難以控制，很容易達到過時效，成為粗大且稀疏分散的板條狀相，從而降低了該系固溶體的析出強化特征。

　　因此需要尋找添加元素來控制時效過程中析出物的長大速度。目前國內外對鎂合金的研究主要集中在稀土鎂合金，如Mg-Gd-Y-Zr、Mg-Zn-Gd、Mg-Ce-Nd 和Mg-Gd-Y［8-11］。這些合金雖表現(xiàn)出較高強度，但因含有重稀土提高了其成本，大大的限制了其在工程領域中的應用。因此，需要進一步發(fā)展和引進合適的新型合金元素以使Mg-Zn 基合金更具有競爭力。文獻［12-14］ 研究了Ca 對Mg-Zn 合金時效進程的影響，指出時效過程析出了呈粒狀或盤狀的Ca2Mg6 Zn3相，且( 0001 )Ca2Mg6Zn3 / / ( 1 2 10 )Mg，［1 210］Ca2Mg6Zn3 / /［1010］Mg。Mg-Zn-Al 是一種高溫性能較好和成本較低的抗高溫蠕變的鎂合金［15］，故本試驗研究了Ca 對Mg-4Zn-2Al 合金時效沉淀過程相演變及時效硬化曲線的影響。

　　1) Mg-4Zn-2Al-0. 5Ca 合金的時效硬化曲線具有典型的溫時效特征。采用T6 時效時，初始階段，合金硬度隨時效時間的增長上升速度很快，且時效溫度越高硬度上升速度越快; 時效強化階段，時效峰值硬度隨時效溫度的升高而降低，160 ℃ 時效硬度曲線位于200 ℃上方。120 ℃時效，由于時效溫度較低，時效初始階段，硬度上升速度相對緩慢，經(jīng)230 h 時效達到最高值78 HV，之后隨時效時間延長有所下降;

　　2) Mg-4Zn-2Al-0. 5Ca 合金120 ℃ × 230 h 時效處理后的微觀結構中存在著蜂窩狀組織結構，寬度為3 ～4 nm 的長條狀沉淀相，直徑為5 ～ 7 nm 的球狀沉淀相;

　　3) Mg-4Zn-2Al-0. 5Ca 合金經(jīng)160 ℃ × 32 h 時效處理后，在基體上彌散分布著大量的球狀沉淀相，但這些沉淀相還沒有引起足夠大的晶格畸變。160 ℃ ×108 h時效處理后，基體上彌散分布著大量球狀沉淀相和細小的粒狀沉淀相，還能觀察到呈梳齒結構的沉淀相。這些沉淀相作為時效強化相使試驗合金產生了顯著的時效硬化;

　　4) Mg-4Zn-2Al-0. 5Ca 合金160 ℃ ( 200 ℃) ×200 h時效，晶內局部沉淀相出現(xiàn)嚴重粗化傾向，晶界區(qū)域出現(xiàn)長條狀沉淀相沿某方向排列平行生長，但在基體上依然存在著后析出的彌撒分布的細小粒狀沉淀相，因此時效硬度下降趨勢較緩慢。