镁合金作为最轻质的结构材料,具有优良的比强度、导电导热性能、阻尼性能。这些优良的特点使得镁合金逐渐被应用在航天、汽车、电子产品和医疗等领域。但是,镁合金较低的弹性模量（45GPa）严重限制了镁合金在工程上的广泛应用。本文通过传统熔炼铸造工艺制备了不同成分的高合金含量Mg-Al-Ca合金,并经过均匀化处理、挤压变形工艺制备出一系列高性能的Mg-Al-Ca镁合金。并系统研究了Ca/Al、Ca+Al总含量以及均匀化处理工艺对合金显微组织与力学性能的影响规律。在Mg-Al-Ca合金体系中,Ca/Al比的变化显著影响第二相的组成及数量。保持Ca+Al总含量为23wt.%时,当Ca/Al比为0.15时,合金中的第二相为C36-（Mg,Al）₂Ca相与A12-Mg₁₇Al₁₂相,当Ca/Al比增加到0.75时,合金中的第二相只有C36相,当Ca/Al比达到2.8时,第二相只有C14-Mg₂Ca相。Mg-13Al-10Ca合金铸态组织中的C36相呈现网状结构,在500℃下经过9h均匀化处理与350℃挤压变形后,形成第二相颗粒带与镁基体相间分布的结构,屈服强度为260MPa,抗拉强度达到324MPa,延伸率为6.6%,弹性模量为49GPa。Mg-Al-Ca合金中的A12相的弹性模量为70GPa,C14相的弹性模量为64GPa左右,C36相的弹性模量达到100GPa。因此,为了获得高模量高强性能的合金,希望组织中存在更多的C36相。AX208铸态合金中C36相的体积分数为42.9%左右,经过挤压变形后屈服强度为274MPa,抗拉强度为309MPa,延伸率为1%,弹性模量达到51GPa;AX2013铸态合金中C36相的体积分数大约为50.1%,经过挤压变形后抗拉强度为233MPa,延伸率为0.5%,弹性模量高达54GPa。在保持Ca/Al比为0.75时,随着Ca+Al总合金含量的增加,合金中第二相的种类没有变化,第二相的数量显著增加,合金的弹性模量也随之增加。但是过多第二相的存在会降低合金的延伸率。均匀化处理可改善合金中第二相的形貌尺寸,本文通过调整均匀化处理工艺,设计400℃×24h+500℃×9h的二级均匀化工艺,制备出屈服强度214MPa,抗拉强度为297MPa,延伸率为2%,弹性模量为51GPa的高模量变形Mg-Al-Ca合金。