Mg-Gd-Nd系合金具有良好的固溶强化效果,同时具有很好的时效硬化响应,而在RE元素中加入定量的Zn元素（RE/Zn>1（at））可以形成具有强韧性的（Long period stacking order structure）LPSO结构相,这是提高合金强韧性的有效方法之一。但是LPSO相的形成会消耗RE元素,过量的LPSO相反而会致使合金力学性能下降,同时Zn元素加入会降低RE元素在Mg中的溶解度,不利于合金后续时效析出效果。因此探索Mg-Gd合金中最佳RE/Zn含量比对于获得综合性能良好的稀土镁合金有重要的理论指导意义。本论文设计Mg-9Gd-2Nd-x Zn-1Zr（x=0,1.1,1.6,2.3,4.6wt.%）,RE/Zn原子比分别为∞（不含Zn）,1:1,2:1,3:1和4:1,通过OM、SEM、XRD、TEM、EBSD、维氏硬度测试和室温拉伸实验,系统的研究了不同RE/Zn值对铸造合金中组织和力学性能的影响,探明了在固溶处理过程中层片状的LPSO相的调控及形成机理,并对成分调控后固溶态最优力学性能的合金Ⅲ（Mg-9Gd-2Nd-1.6Zn-1Zr）进行不同道次ECAP挤压,研究不同道次ECAP挤压对合金Ⅲ的组织演变规律与力学性能的影响,揭示在ECAP过程中共晶相对合金晶粒细化机制和第二相析出机制的作用以及LPSO相对合金变形的协调作用,分析共晶相和LPSO相对合金的协同强化机制,最终对4道次ECAP挤压后的合金进行时效处理,分析时效析出相对合金力学性能的影响,具体研究内容如下:在未加Zn时,铸态合金组织由α-Mg,Mg5RE和富稀土相组成,随着Zn元素的加入Mg5RE相转化为（MgZn）3RE相,共晶相形貌由骨骼状转化为连续性网状,且第二相的体积分数显著提高。对铸态合金固溶处理后,不含Zn的合金第二相完全溶于基体,而随着Zn含量增加,晶界处残余的的共晶相逐渐增加,并在晶粒内形成层片状的LPSO结构相,RE/Zn=3:1时合金室温屈服强度、抗拉强度和伸长率分别122MPa,228 MPa和12.5%,具有最佳的综合力学性能。对固溶态RE/Zn=3:1的合金进行ECAP挤压,研究发现,随着挤压道次的增加,合金的动态再结晶体积分数增加,晶粒尺寸明显细化,残余的共晶第二相完全破碎,动态再结晶通过颗粒诱导形核机制主要发生在（MgZn）3RE相和晶界处,而层片状的LPSO相附近则几乎没有动态再结晶晶粒。在4道次挤压后,合金的动态再结晶体积分数和平均晶粒尺寸随着挤压道次增加变化较小,ECAP挤压4道次后,合金具有最优的综合力学性能,其屈服强度,抗拉强度和伸长率分别为321MPa,378MPa和14.4%。对4道次ECAP挤压后合金进行200℃、225℃和250℃的时效处理,随着时效温度提高,合金到达峰值时效的时间缩短,分别为8h,6h和3h。200℃、225℃和250℃不同温度峰值时效后,合金基体内的析出相体积分数明显增加,对应的室温抗拉强度分别为386MPa,403MPa和381MPa,屈服强度分别为355MPa,348MPa和345MPa,伸长率分别为7.7%、10.8%、7.6%。相比于ECAP挤压,合金经ECAP处理后再进行时效后其力学性能明显提高,主要原因是在时效过程中析出大量的1相,可以有效钉扎位错的运动。