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镁合金作为密度最小的金属结构材料,被广泛应用在数码产品、生物医学、汽车制造以及航空航天等领域。此外,镁合金还具有高比强度、高比刚度、优异的阻尼性能、良好的导热性和电磁屏蔽性等优点,被称为“21世纪的绿色工程材料”。本论文以Mg-Gd-Er-Zn-Zr系合金为研究对象,利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）及高分辨率电子显微镜（HREM）等分析测试手段,研究了铸态、热处理态和挤压态合金的微观组织演变,重点研究了第二相的形成规律及其晶体结构的演变过程;并分析了微观组织及第二相对合金力学性能的影响规律。具体研究了Er/Gd元素比值对铸态合金中第二相的形成规律的影响;观察并分析了固溶处理过程中第二相形貌及结构的转变过程;观察了等温时效过程中析出相的脱溶析出过程与晶体结构的演变过程,讨论了Er/Gd元素比值及温度对合金时效析出序列的影响规律;分析并讨论了LPSO结构对合金动态再结晶过程的影响规律;讨论了合金在各个状态下的强韧化机制,研究结果表明:铸态Mg-14Er-1Zn-0.6Zr合金中第二相为18R-LPSO结构,Mg-14Gd-1Zn-0.6Zr合金中为（Mg,Zn）3Gd相。随着Er/Gd比值的降低,第二相由块状逐渐变成连续网状;当Er/Gd比值>2.5时,合金中第二相为18R-LPSO结构;当Er/Gd比值=2.5时,合金中开始出现（Mg,Zn）3RE相;当Er/Gd比值<2.5时第二相全部为（Mg,Zn）3RE相;铸态合金的抗拉和屈服强度随着Er/Gd比值的下降而升高;同时,延伸率随着Er/Gd比值的下降而下降;LPSO结构对合金延伸率的提高贡献较大;（Mg,Zn）3Gd相对合金的抗拉和屈服强度提高有明显的作用,但是由于其尺寸粗大且呈网状分布,易造成在裂纹源产生,导致合金的延伸率下降。在固溶处理过程中,铸态合金中的LPSO结构发生18R型向14H型的转变,转变后以块状LPSO为主,分布在晶界处;合金中的（Mg,Zn）3RE相随着固溶处理时间的延长逐渐分解,同时层状14H-LPSO结构在基体的（0002）面上析出,由晶界处向晶内延伸;铸态合金的第二相中存在的Er元素在固溶处理过程中促进块状LPSO结构形成。该体系合金经过固溶处理之后形成的块状及层状两种形貌的LPSO结构均为14H型。块状LPSO结构的形成与合金中Er/Gd元素的比值有直接关系。在等温时效过程中,Mg-Gd-Er-Zn-Zr系合金中的时效析出相的演变过程受到合金成分的影响:当Er/Gd元素比值≤1时,没有明显时效峰值,时效强化相不能有效地从基体中析出,合金Mg-7Gd-7Er-1Zn-0.6Zr中的析出相停留在形核阶段,不能有效转变成β′相,时效强化效果较弱;当Er/Gd元素比值≤2.5时,时效强化效果明显,二次析出相存在明显的形核、长大、粗化过程。合金Mg-10Gd-4Er-1Zn-Zr在225 oC时效序列为SSSS→β′′→β′→β1,β′相为主要的峰时效强化相,随着β1相的出现,合金进入过时效阶段。在275 oC时发现β1向β相的转变过程,因为两者界面错配度较高,有利于β1向β相转变。确定了合金时效相与基体的晶体学位向关系:β′′相与基体的位向关系为[0001]β″//[0001]Mg和（1010）β″//（1010）Mg;β’相与基体的位向关系为[001]β′//[0001]Mg,[010]β′//[1010]Mg,（100）β′//（1120）Mg;β1相与基体的位向关系为[110]β1//[0001]Mg,（112）β1//（1100）Mg。在挤压态Mg-Gd-Er-Zn-Zr合金中,块状LPSO结构对合金动态再结晶过程有促进作用,而层状LPSO结构则对合金动态再结晶过程有阻碍作用。层状LPSO结构主要起到强化基体的作用,因此在动态再结晶温度以下有利于提高合金的抗拉强度和屈服强度;而块状LPSO结构分布在晶界处,当温度上升到动态再结晶温度以上时,由于LPSO结构在高温时依然起到对晶界的强化作用,因此合金可以保持一定的力学性能。此外,挤压态合金都具有一定时效强化特性,相比合金的时效硬化行为,挤压后的合金时效峰值出现的时间大大提前。主要是由于挤压后合金基体中存在大量缺陷,可以作为形核位置,有利于时效相的析出;Er/Gd比值直接影响合金时效析出行为,当Er/Gd元素比值≤1时合金时效强化效果十分明显。在铸态和热处理态合金中,LPSO结构并不是合金的主要强化相。但是在挤压态合金中,层状LPSO结构阻碍基体晶粒发生动态再结晶,使挤压态Mg-14Gd-1Zn-0.6Zr合金具有一定强度的{0002}<1010>丝织构,导致抗拉和屈服强度都高于含有块状LPSO结构的Mg-14Er-1Zn-0.6Zr合金;LPSO结构在挤压过程中会发生扭折,可在变形过程中吸收部分在基体中产生的应力,避免造成应力集中,有利于合金延伸率的提高。