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镁合金具有密度小,比强度和比刚度高、易切削加工、可循环利用等一系列优点,具有广泛的应用前景。对比其它合金如铝合金,镁合金在Hall-Petch公式中的k值更高,具有更好的晶粒细化强化效果。然而,目前常用的两种制备细晶镁合金的方法,即严重塑性变形法和中低温变形法,由于工艺复杂、成本高且难以生产大尺寸零件,因此在工业上应用较少。同时研究发现一定尺寸的颗粒相可以在镁合金热变形过程中起到刺激形核和钉扎晶界作用,从而细化再结晶晶粒,但相关研究较少。Ca、Mn、Ce三种元素在纯Mg中的固溶度极小,凝固过程中分别形成Mg2Ca、α-Mn和Mg12Ce,这些颗粒相可以在热变形过程中起到刺激形核和钉扎晶界的作用。本文主要研究了不同含量Ca、Mn、Ce对纯Mg铸态、挤压态组织与性能的影响;研究了Mg-xCa/Mn/Ce合金在不同变形条件下的热变形组织演变及再结晶机制;研究了Mg-6Zn-xCa/Mn/Ce合金铸态、固溶态及挤压态组织与性能。首先,本文研究了Mg-xCa/Mn/Ce合金（x=0.25、0.5、1、2 wt.%）铸态、挤压态的微观组织及挤压态的力学性能。结果表明:Ca对铸态纯Mg的晶粒细化效果最好,其次是Ce和Mn。相比纯Mg,挤压态Mg-xCa/Mn/Ce合金的再结晶晶粒明显细化,但不随Ca、Mn、Ce含量的增加而逐渐减小。除Mg-0.25Mn和Mg-0.25Ce合金外,其余10种挤压态合金的平均晶粒尺寸均小于5μm。Ca、Mn、Ce的添加对挤压Mg-xCa/Mn/Ce合金的织构有显著影响。添加0.25-2%Ca和0.25%Ce后,合金织构减弱,但随Ce含量的增加,Mg-x Ce（x=0.5、1、2 wt.%）合金织构明显强化,表现出强{0002}<011—0>织构,“稀土织构”消失;而添加Mn元素后,合金织构增强。挤压态Mg-0.5Ca、Mg-2Mn和Mg-1Ce合金表现出良好的力学性能,其中Mg-1Ce合金由于具有细小的晶粒尺寸、强基面织构、弥散的第二相颗粒以及存在更多具有基面织构的变形晶粒,表现出更高的强度,其拉伸屈服强度、拉伸强度分别为316.1 MPa、321.5 MPa,伸长率为7.6%。通过热压缩模拟试验研究了Mg-0.5Ca、Mg-2Mn、Mg-1Ce合金在不同变形条件下的组织演变及动态再结晶机制。结果表明:Mg-2Mn合金变形抗力最小,其次是Mg-0.5Ca和Mg-1Ce合金。这主要是较大尺寸的Mg2Ca和Mg12Ce颗粒对位错滑移和孪生的阻碍作用更加明显,而纳米级α-Mn相难以起到颗粒刺激形核的作用。变形温度为275℃,应变速率为0.01 s-1、应变量为0.1时,三种合金均会产生大量的孪晶,其中Mg-2Mn合金的初始晶粒尺寸较大,孪晶更加粗大。随应变速率增加到1 s-1时,相同应变量下,三种合金中产生的孪晶宽度变窄。低温下,三种合金以孪生变形为主。而变形温度为375℃,应变速率为0.01 s-1、应变量为0.1时,与275℃相比,三种合金出现的孪晶尺寸更加细小,其中Mg-0.5Ca合金和Mg-1Ce合金可以观察到大量的剪切带。随应变量增加到0.9时,Mg-0.5Ca和Mg-1Ce合金中出现大量的动态再结晶晶粒。随着应变速率增加到1 s-1、应变量为0.9时,三种合金可以观察到细小的再结晶晶粒。随变形温度的升高,Mg-0.5Ca、Mg-1Ce合金初始晶粒尺寸较小,合金以滑移变形为主;而Mg-2Mn合金的初始晶粒尺寸较大,晶粒不容易协调变形,容易造成应力集中,升高温度对Mg-2Mn合金的变形机制影响较小,仍以孪生为主。经EBSD分析,含有较大变形区的Mg-0.5Ca合金具有较强的基面织构。研究表明,当晶粒的取向不利于滑移变形时,通过孪生调整晶粒取向为基面平行于压缩方向。研究了Zn元素对Mg-0.5Ca、Mg-2Mn、Mg-1Ce合金的组织与性能的影响。结果表明:Mg-0.5Ca、Mg-2Mn、Mg-1Ce三种合金中添加6 wt.%的Zn元素,铸态组织明显细化,三种合金中的第二相分别为Mg6Zn3Ca2相;Mg Zn相;Mg Zn相和Mg Zn2Ce相,呈网状分布在树枝晶间和晶界上。经固溶处理后,Mg6Zn3Ca2相和Mg Zn2Ce相难以固溶进Mg基体中。挤压后,Mg-6Zn-0.5Ca、Mg-6Zn-2Mn、Mg-6Zn-1Ce合金呈明显的再结晶组织。其中挤压态Mg-6Zn-0.5Ca和Mg-6Zn-2Mn合金的再结晶晶粒尺寸均约2μm,而Mg-6Zn-1Ce晶粒尺寸较大,达到8μm。由于固溶强化、晶粒细化、第二相强化的共同作用,Mg-6Zn-0.5Ca和Mg-6Zn-2Mn合金强度增强,其拉伸强度、压缩强度分别为309.5 MPa、489.2 MPa和328.7 MPa、429.9 MPa。而Mg-6Zn-1Ce合金由于晶粒明显粗大,且Ce与Mg、Zn形成了难固溶且尺寸较大的Mg Zn2Ce相,导致其力学性能不佳,尤其是屈服强度降低明显,其拉伸屈服强度、压缩屈服强度分别为193.9 MPa、124.7 MPa。