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Ca元素资源丰富，质量轻，Mg-Ca二元合金具备形成轻质耐热镁合金的基本条件，具有进一步提高耐热镁合金比强度的潜力，有良好的发展前景。本文主要研究不同Ca含量对于Mg-Ca二元合金组织的影响，以及合金元素（Bi、Zn）、变质处理（Ho）和热处理对于Mg-Ca合金共晶组织的影响。利用金相显微镜、X射线衍射仪、配有能谱的扫描电镜、压力机、万能拉伸机等设备分析各合金的微观组织、相组成和力学性能。研究结果表明：热处理前后Mg-Ca二元合金均由α-Mg和Mg2Ca两相组成。随着Ca元素的增加，二元Mg-Ca合金中共晶组织含量逐渐增加，当Ca含量达到16.5%时基本转化为共晶组织；Mg-Ca合金经过450℃及480℃保温不同时间热处理后，共晶组织发生粒状化转变，保温时间越长、温度越高，Mg2Ca颗粒的尺寸越大、数目越少、形状越圆整。经过热处理(热处理温度450℃，保温时间28h)并挤压变形（模具预热温度370℃，挤压比8.6）Mg-10%Ca合金力学表现为抗拉强度为242.36MPa，延伸率为3.15%，断面收缩率为1.45%，Mg-16.5%Ca合金力学表现为抗拉强度为296.03MPa，延伸率为2.88%，断面收缩率为1.12%。加入Bi元素后，初生相增多，随着Bi元素的增加，初生相进一步增多。Mg-16Ca-6Bi合金经过不同温度及不同时间热处理后，组织发生粒状化转变。热处理（热处理温度440℃，保温时间16h）并进行挤压后Mg-6%Bi-16%Ca合金力学性能表现为抗拉强度239.04MPa，断面收缩率0.8%，断后延伸率2.08%。加入Zn元素后，铸态组织初生相增多且趋于圆润化。经过热处理后Mg-3Zn-16Ca合金共晶相发生粒状化转变，初生相形态未发生明显变化。热处理（加热温度440℃保温时间16h）并进行挤压Mg-3Zn-16Ca合金的力学性能表现为抗拉强度为180.62MPa，延伸率为3.77%，断口收缩率为4.49%。Mg-Ca合金中加入Ho元素后初生α-Mg向粒状化转变，当Ho的加入量为1.0%时，α-Mg相变为细小的团球状,当Ho的含量继续增加，α-Mg的颗粒变得粗大。经过热处理后Mg2Ca相发生粒状化转变，随加热温度的升高和保温时间的延长颗粒化效果越明显，但是到达一定程度也会使得颗粒剧烈长大，而且形状变得不规整。热处理（加热温度450℃保温时间28h）并进行挤压Mg-16.5Ca-0.5Ho合金力学性能表现为抗拉强度为313MPa，延伸率为3.07%，断口收缩率为1.33%。