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镁合金作为最轻的金属结构材料受到材料科学研究者们的广泛关注。传统的高强高韧镁合金一般含有较高的稀土元素,使高强高韧镁合金的生产成本大为提高,因此,研究和开发新一代低成本高强高韧镁合金迫在眉睫。本文从镁合金强韧化理论出发,采用正交试验法对Mg-Zn-Zr合金中RE、Sn、Zn、Ca含量及Zr变质进行优化实验研究。优选出新型镁合金的成分。并研究了单元素Y、Nd、Sn、Zn、Ca及Zr含量的变化对合金组织和力学性能的影响,探讨了热处理工艺对该合金组织和性能的影响规律、机理。结果表明:1、开发出一种全新的Mg-Zn-RE系镁合金,定名为ZW21,其成分（wt%）为:2%Zn、1%Y、0.5%Nd、0.5%Sn、0.3%Zr、0.05%Ca、95.65%Mg,抗拉强度σb=201MPa,延伸率δ=19.4%、硬度50.69HV、密度1.79g/cm3。ZW21的强度与韧性均高于现有Mg-Zn-Zr（RE）系合金的同时,由于Zn、RE含量均低于现有Mg-Zn-Zr（RE）系合金,所以ZW21合金不仅价格便宜,而且密度低于现有Mg-Zn-Zr（RE）系合金。2、Zn、RE的加入,在合金中形成Mg-Zn-RE三元相。当合金中存在大量的H、少量的W等Ma-Zn-RE三元相时力学性能达到最佳。但是过量的三元相在晶间形成的网状结构会导致合金力学性能大幅度下降。Sn与Mg形成Mg2Sn金属间化合物。弥散分布的Mg2Sn由于其钉扎效果会提高合金的力学性能。Ca主要溶于晶粒交汇处Mg-Zn-RE组成的第二相中,微量的Ca可以细化晶粒。Zr加入量小于其固溶极限0.73%时可以明显的细化晶粒,但加入量大时将导致单质Zr的析出,它会将Zn、RE排挤到晶界处形成大量的第二相,降低合金的力学性能。3、合适的热处理工艺为:固溶处理为525℃保温4小时后63℃水淬,时效处理为250℃保温24小时后空冷。经热处理,ZW21中W相分解后,γ、β′相弥散析出,Mg2Sn和H相向晶内扩散,导致力学性能得到大幅度提高,抗拉强度可达243MPa,延伸率可达23.75%。