高强镁稀土合金在高速交通工具、航空航天和军工等领域有着巨大的应用前景,但是镁稀土合金存在热成形能力差、本构和再结晶动力学模型复杂且精度差、应变不均匀等特点,很大程度上限制了镁稀土合金的推广。因此,本文选取Mg-8Gd-3Y（GW83）镁稀土合金,首先,利用等温热压缩实验,获得变形温度为300℃～450℃、应变速率为0.001 s-1～1.5 s-1条件下的应力应变曲线,基于特征应力比值和特征应变比值的函数关系,尝试建立一个新的镁合金热变形本构模型,为后续获得可靠的有限元模拟结果打下理论基础;同时,基于特征应力差值和特征应变差值的比值关系,尝试建立一个新的镁合金动态再结晶动力学模型,为后续分析材料的微观组织演化奠定基础。然后,基于动态材料模型和失稳判据,建立合金的三维加工图,分析材料的热加工可成形性。最后,选取带底筒形件和无缝管,模拟预测材料的可成形性和微观组织演化,尝试通过工艺设计和参数优化获得组织性能均匀的产品。基于瞬时应力与峰值应力比值（σ/σp）和瞬时应变与峰值应变比值（ε/εp）的函数关系式,通过参数回归,建立了一个新的仅含一个待定参数的镁合金热变形本构模型,其预测值与实验值吻合很好。为了研究新本构模型的适用性,基于文献中AZ31B和ZK60等温热压缩的应力应变曲线,通过参数回归,确定了模型中的待定参数,其预测值与实验值吻合也很好。为了进一步验证新本构模型的准确性,对铸态GW83合金的变截面试样等温镦粗和等温平面应变模锻进行了仿真研究,即通过用户子程序,将本构模型耦合到有限元软件中,分别进行了六组不同工艺参数下变截面试样镦粗和平面应变模锻过程仿真,获得了模拟载荷—位移曲线,并与实际的等温镦粗和平面应变模锻实验获得的载荷—位移曲线相比较,结果表明仿真曲线与实验曲线高度吻合。低应变速率下（0.001 s-1～0.1 s-1）热压缩GW83合金产生的温升现象远没有高应变速率下（0.5 s-1～1.5 s-1）的严重,动态再结晶引起的软化效应非常有限,本文忽略材料在低应变速率下热压缩产生的温升现象。从低应变速率下峰值应力和瞬时应力差值与峰值应力和稳态应力差值的比值（（σp-σ）/（σp-σss））和各应力对应应变差值的比值（（εp-ε）/（εp-εss））的函数关系式出发,通过参数回归,建立了一个新的仅含一个待定参数的动态再结晶动力学模型,其预测值与实验值吻合很好。为了研究新模型的适用性,基于文献中AZ31B和ZK60的热压缩实验数据,通过参数回归,确定了模型中的待定参数,其预测值与实验值吻合也很好。通过用户子程序,将新模型耦合到有限元软件中,分别进行了四组不同工艺参数下变截面试样镦粗和平面应变模锻仿真,预测了动态再结晶百分数的大小和分布,其与实际镦粗和平面应变模锻的实验结果相比较,吻合也较好,验证了新动态再结晶动力学模型的准确性。基于动态材料模型和六种失稳判据分别建立了材料在低应变速率和高应变速率下的三维加工图,结合微观组织检验识别了适用的失稳判据和优化的热加工窗口。结果表明:低应变速率下材料在较宽温度区间内具有良好的可成形性,但在高应变速率下材料仅在较窄的高温区间发生了安全的变形;获得了三个适合铸态GW83合金锻造的工艺参数区间:Ⅰ区低温低应变速率区,温度为350～410℃,应变速率为0.001～0.006 s-1;Ⅱ区高温低应变速率区,温度为410～450℃、应变速率为0.001～0.1 s-1;Ⅲ区高温高速率区,温度为410～440℃、应变速率为0.20～0.73 s-1。通过用户子程序,将三维加工图耦合到有限元软件中,对低、高应变速率下平面应变模锻可成形性进行了模拟预测和相应的实验研究,验证了模拟结果的可靠性和三维加工图的准确性。提出适合于带底筒形件的挤锻成形技术,通过在带底筒形件的顶部设计一圈外法兰来增大材料的整体变形量和应变均匀性。进行了带底带法兰筒形件的挤锻成形模拟,重点研究了变形温度和压下速度对带底带法兰筒形件不同部位功率耗散系数的影响规律,结果表明:有法兰的筒形件比无法兰的应变量增大了 30.07%,应变标准方差值减小了 19.35%;功率耗散系数最大值所对应的最优工艺参数为:430℃/1 mm/s。在最优的工艺参数下进行了带底带法兰筒形件的挤锻成形模拟和实验,一次成形了外形完好、外径235 mm、壁厚34 mm、高度255 mm的带法兰筒形件,其组织性能均匀,底部和筒体部分的抗拉强度差低于5 MPa,硬度差低于1.6 HV。提出采用等效应变方差来衡量镁合金无缝管挤压成形过程中材料的应变均匀性,在不同工艺参数下进行了无缝管的正、反挤压成形模拟,重点研究了变形温度和压下速度对挤压管材等效应变及应变均匀性的影响。结果表明:相同工艺参数下反挤压管比正挤压管获得的应变量更大、应变也更均匀,在反挤压参数430℃/1 mm/s下材料获得了最大的应变量及最均匀的应变。在最佳工艺参数下进行了无缝管的反挤压模拟和实验,一次成形了外径106mm、内径76mm、长度3700mm的无缝管材,其组织性能均匀,各部分的抗拉强度差低于10 MPa。