交通工具的轻量化已成为实现节能减排、应对能源危机的有效手段之一。镁合金作为可以工业化应用的最轻的结构材料,可在铝减重的基础上再减重20~30%,可满足车身轻量化的迫切需求。为了更好地提升镁合金在汽车应用中的轻量化效果,开发高强度,尤其是高屈服强度镁合金已成为研究热点之一。稀土合金化或提高合金含量是目前提高镁合金强度的主要方法,然而,由此所引起的成本增加、变形困难等不利结果却又大大限制了其应用。本文以开发低合金含量镁合金为目标,在Cu合金化基础上,通过进一步调整体系合金元素的含量,就多元合金化对快速挤压成形工艺条件下的Mg-Al-Ca-Mn合金的显微组织和力学性能的影响进行研究分析。本论文采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱色散谱议以及电子背散射衍射技术进行表征并分析Mg-Al-Ca-Mn镁合金复合合金化的铸态、均质态及挤压态的显微组织和形貌,研究复合合金化对Mg-Al-Ca-Mn镁合金铸态、均质态及挤压态显微组织、织构特征、时效行为以及力学性能的影响。研究表明:Cu合金化可以改变铸态Mg-Al-Ca-Mn合金的显微组织形貌,随着Cu含量增加,合金组织形貌由粗大的树状枝晶转变为等轴晶,且晶粒尺寸在一定程度上得到了细化;Cu合金化对挤压态Mg-Al-Ca-Mn合金的晶粒细化不明显,但合金的动态再结晶分数有所增加。在添加0.3%Cu合金化的基础上,Ca元素添加和Al含量的增加均有利于Mg-AlCu系镁合金挤压态合金再结晶晶粒尺寸细化,进而提升挤压态合金和时效处理态合金的显微硬度。微量Zn元素的添加以及Al含量的提高对挤压态合金的平均晶粒尺寸影响不明显,但合金组织更均匀。在挤压过程中,微量Cu元素的添加促进了孪生的产生,阻碍了位错运动,造成小角度晶界分数减少,大角度晶界分数增加,合金出现织构特征,最大极密度值均出现在{0001}基面,多数晶粒的c轴开始向挤压方向(Extrusion Direction,ED)偏转。微量Cu元素的添加对挤压态合金{0001}基面Schmid因子的平均值几乎没有影响,但是随着Cu含量的增加,{0001}基面可开动的滑移系分数增大。Mg-0.9Al-0.4Mn-0.1Ca-0.8Zn-0.3Cu(AMXZC0803)挤压态镁合金室温拉伸的综合力学性能最优,其屈服强度为198.6 MPa,抗拉强度为254.9 MPa,延伸率高达17.9%。微量Cu元素的添加对铸态和挤压态合金的时效硬化效应影响不明显,但是可以明显提高挤压态合金的屈服强度,对抗拉强度和延伸率影响不明显;微量Zn元素添加以及Al含量增加由于固溶强化作用可以提高合金强度。