本文利用金相显微组织观察、扫描电镜观察（SEM）、能谱分析（EDS）、力学性能测试和显微硬度测试等途径，系统地研究了热处理工艺对Mg-6Zn-1Mn高强镁合金组织和性能的影响，主要讨论了以下内容：ZM61镁合金固溶处理的必要性、固溶工艺的研究；改变预时效温度和时间来优化合金的双级时效工艺；ZM61的新型多级时效（T6I6）工艺；时效前的预变形处理对ZM61合金组织和性能的影响。通过能谱分析（EDS）、X射线衍射物相分析（XRD）以及透射电镜观察（TEM）等方式对合金的各状态以及工艺的各阶段显微组织进行了研究，综合得出了以下结果：（1）真空感应熔炼制得组织呈树枝晶状的Mg-6wt.%Zn-1wt.%Mn合金铸锭，枝晶间和枝晶内存在共晶化合物Mg₇Zn₃。经330℃×24h均匀化处理消除了铸锭偏析，组织变得均匀，均匀化过程中铸态中的Mg₇Zn₃逐渐扩散，在空冷时分解，重新析出化合物MgZn，过程中伴随少量α-Mn的析出且Mn起到了除杂的作用。合金在320℃下能挤压成型，完成回复动态再结晶，形成细小均匀的晶粒组织。高温（420℃）挤压时易出现再结晶晶粒变大、尺寸不均匀的现象。挤压温度越高，合金力学性能越差，并且挤压态合金强度较低，表现出明显的韧性断裂特征。Mg₇Zn₃分解成的MgZn化合物并未在动态回复再结晶过程中完全溶入基体，仍存在于挤压态中且随挤压温度的升高，残留量越少。（2）对于可时效强化的Mg-6Zn-Mn变形镁合金，企图通过热处理来提升强度就必须在时效前进行固溶处理，且最佳的固溶处理工艺是420℃×2h。相对于挤压成型后直接时效（T5工艺，包括Single aging和Double aging），“固溶+时效”（特别是T4+2-step-aging）可显著提升合金力学性能，抗拉强度为362MPa，达到含锆镁合金ZK60的强度水平。固溶处理使挤压得到细小均匀的晶粒明显长大，时效处理对合金晶粒度影响不明显。高温挤压成型的合金已发生部分固溶效应。合金在经过420℃×2h固溶工艺处理后，可以使挤压态的未溶Mg-Zn化合物充分溶入Mg基体中，且Mn以α-Mn单质颗粒的形式析出，为后续的时效热处理β’相的析出做准备。在“T4+2-step-aging”工艺的预时效阶段有弥散的α-Mn和G.P.区出现，峰时效便析出弥散的β’相强化合金。（3）双级时效制度中，预时效时间越长，终时效后合金硬度越大，且均在终级时效处理4h左右达到峰值。合金通过90℃×32h+180℃×4h工艺处理后，UTS超过370MPa。当服役条件的强度要求低于350MPa时，采用110℃×5h+180℃×4h工艺可明显缩短时效处理时间，提高生产效率。综合考虑，90℃×12h+180℃×4h为最优双级时效工艺，在总时效16h可达到YS:330MPa，UTS:350MPa，延伸率为5.5%的优良综合力学性能。双级时效工艺中，不同预时效处理后，合金的显微组织无明显区别，且时效后都表现出合金晶间干净、晶粒组织均匀的特点。90℃×32h+180℃×4h工艺预时效处理后，合金中的G.P.区数量明显高于110℃×5h和90℃×12h两种预时效工艺，生成了更弥散的杆状β1’相强化合金。（4） ZM61合金经T6I6两种时效工艺（T6I6-1：180℃×10min+90℃×32h+180℃×x h；T6I6-2：180℃×10min+70℃×60h+180℃×x h）处理后，显微硬度在终时效处理2h左右达到峰值，接近95HV；T6I6third step-12h工艺的UTS为365MPa，达到ZK60的水平，而YS为352MPa，屈强比高达0.96。T6I6工艺相对于单级峰时效使合金力学性能大幅提高，但与优化后的双级时效工艺相比力学性能上并没有进一步提升，从工艺优化的角度看也毫无优势。在T6I6工艺的第一级和第二级，合金的强度并没有明显提升，只有Mn元素继续以α-Mn的形式析出和大量G.P.区的生成（特别是第二级处理）。在第三级处理时，他们作为析出相的异质核心，加快过渡析出相的析出速度和弥散度，尤其是起主要强化作用的杆状β1’相的数量明显增多，使合金强化速度加快，强度提高。（5）预变形可加快合金的时效析出动力学，缩短达到峰值时效的时间且明显提高合金的屈服强度，使ZM61合金屈强比接近1，扩大了其实际应用的范围。合金显微组织上，时效处理前的塑性变形产生的大量位错和孪晶，位错可作为析出相的异质核心加快析出速度；变形量越大，合金组织中孪晶越多。合金经不同变形量预变形后，在同一温度下进行时效处理，强度涨幅相当，5%变形略高于3%变形，且合金塑性明显降低，因为3%预变形已使合金强化效应发挥到极致，塑性变形使组织中位错缠结并发生加工硬化效应；在变形量相同的前提下，合金在不同温度下时效，时效温度越高、强化速度越快，最终强化效果相当，均达到90HV左右的峰值硬度，ZM61合金的析出强化效应发挥到最大。