含长周期有序结构相(LPSO)的新型高强耐热Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金在航空航天、国防和汽车工业领域有广泛的应用前景。为进一步拓展高强稀土镁合金的应用,本文利用半连续铸造工艺制备出大尺寸Mg-8.2Gd-3.8Y-1.0Zn-0.4Zr稀土镁合金铸锭,对铸态和挤压态合金进行了轧制变形和时效热处理,制备了超高强高韧的稀土镁合金板材。采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等方法,研究Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金轧制变形及后续时效处理过程中的显微组织演变;采用EBSD、XRD等方法研究轧制板材在轧制变形过程中以及后续时效处理过程中的微观与宏观织构演变,讨论了轧制变形工艺对稀土镁合金板材的显微组织、织构和力学性能的影响规律、探讨了Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金板材的强韧化机理。　　铸态Mg-8.2Gd-3.8Y-1.0Zn-0.4Zr合金主要由α-Mg基体、Mg3(Gd,Y)共晶化合物、14H型LPSO相、Mg24(Gd,Y)5相以及Zr质点组成。在均匀化处理过程中,Mg3(Gd,Y)共晶化合物逐渐转变为平衡相Mg5(Gd,Y);随着均匀化处理温度的升高以及时间的延长,18R型LPSO相以及富稀土相的体积分数逐渐增加。相对于铸态合金,均匀化处理后合金的强度与塑性均有所改善。与在200oC下时效的均匀化处理合金相比,在225oC下时效的合金表现出加速的时效硬化效应以及相对较低的峰值硬度。　　铸态合金在400oC直接进行道次变形量20~30％的4道次轧制变形后,板材的再结晶比例较高,但稀土元素在原始晶界附近偏聚,导致板材的强度较低。铸态合金经均匀化处理后,在同样的工艺下轧制变形后,板材中析出大量的LPSO相并获得双峰分布的晶粒尺寸,使得板材具有较高的强度及塑性。　　均匀化处理合金在不同终轧变形量轧制后,均由具有随机取向的细小再结晶晶粒及具有基面取向的粗大形变晶粒组成;由于扭折变形,在形变晶粒中的LPSO相发生了弯曲。随着终轧变形量的增加,动态再结晶比例增加,织构强度逐渐降低;板材的强度随终轧变形量增加没有明显变化,但屈服各向异性降低,塑性得到了明显的提高。合金经不同终轧变形量板材在200oC均表现出显著的时效硬化效应,变形量对β′相的形貌和尺寸无明显影响,但随着变形量的增加,时效过程中析出的β′相体积分数也随之增加,板材的强度也逐渐上升,由于组织均匀性的增加,使得塑性同时得到改善。　　在对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金分别进行累积变形量为60~96%的轧制后,在累积变形量较小的轧制板材中产生了孪晶,当累积变形量达到89%后孪晶消失,随着变形量增加,晶粒尺寸逐渐细化,显微组织逐渐均匀,LPSO相的体积分数逐渐降低;此外,晶界附近的LPSO相为18R型而晶粒内部的则为14H型;板材在轧制过程中均表现出基面织构,随累积变形量的增加,织构强度逐渐下降,这与稀土元素的添加和动态再结晶过程有关。板材的强度和延伸率随着累积变形量的增加均得到改善。累积变形量为96%的板材经200oC时效处理后,板材的屈服强度和抗拉强度分别达到426MPa和517MPa,延伸率为4.5%,时效后板材中的具有基面取向的形变晶粒、变形晶粒内部的LPSO相和细小致密的纳米β′析出相、以及晶界处细小的β析出相导致时效后合金的强度显著提高。　　与铸态合金均匀化处理后的轧制相比,铸锭经挤压变形后再进行轧制变形的合金显微组织更加均匀,LPSO相主要沿着轧制方向分布在晶界处。挤压态合金在300oC终轧温度轧制变形后,主要由形变晶粒、亚组织及大量位错组成板材具有较高的强度;终轧温度提高到400oC后,板材主要由具有随机取向的动态再结晶晶粒组成,板材基面织构强度降低,板材的强度降低,塑性显著提高,并且塑性各向异性得到改善。挤压态合金经不同温度终轧获得的板材在200oC及225oC时效过程中表现出显著的时效硬化特性。经300oC终轧和200oC峰时效处理后,板材的屈服强度达到了454MPa,但其塑性较差;350oC终轧板材在200oC峰时效处理过程中,晶内析出了片层状14H型LPSO相,并改善了晶界状态,使其屈服强度与抗拉强度分别达到了416MPa与505MPa,延伸率提高到了12.8%;400oC轧制板材经200oC峰时效处理后,其屈服强度较低,塑性得到了明显的改善。不同终轧温度板材的织构在时效处理过程中没有明显变化,而时效板材的高强度主要是由于晶粒内析出的细小β′相、晶界处的 LPSO相以及方块状的富稀土相。　　本文的研究表明,在Mg-Gd-Y-Zn-Zr系合金的轧制变形过程中,采用90%以上的大累积变形量以及50%以上的终轧道次变形量,可充分破碎共晶相获得均匀细小的显微组织,并可使板材在时效过程中析出细小致密的强化相,可制备超高强的Mg合金板材;另一方面获得高强的同时大幅度改善板材的塑性,轧制坯料则应选择挤压态合金,经350oC大变形量轧制及合理的时效处理后,优化析出相种类及分布,可制备超高强高韧的稀土镁合金板材。