作为最轻的金属工程结构材料,镁合金因其具有较高的比强度、比刚度,良好阻尼性能和易于回收等优点,是实现构建轻量化和资源再利用的理想材料。在通信、汽车、医疗、航空、轨道交通等行业有着越来越广泛的应用前景。工业纯镁具有很强的金属性,室温下易腐蚀与被氧化,并且Mg为密排六方结构,塑性较差,纯镁单晶体的临界切应力只有4.8～4.9 MPa,使其无法直接成为结构材料,需要通过合金化强化、热处理强化细晶强化等方式来改善和提高其综合力学性能。在实际应用中,合金化强化是强化纯镁的最基本和最有效的方法,其他强化方法基本上是以合金强化为基础的。因此设计合理的合金成分是强化镁合金的重要步骤,有研究发现Al是目前最有效的合金化元素之一,对镁合金的性能有着重要的影响。少量的Zn元素对于α-Mg来说是一种有效的晶粒细化剂,但为了防止疏松孔洞现象,Zn元素在镁合金中含量往往不能过高,不宜超过1%。此外,在AT系镁合金中一般会有细小弥散的二元Mg2Sn相的析出,Mg2Sn为A2B结构的相,其熔化温度高达770℃,在镁合金中能起到较好的弥散强化效果。同时,稀土元素与镁基体有良好的相互作用,可以促进镁合金中的织构弱化。Li元素的添加可使镁合金具有极低的密度和室温塑性,是一种极具潜力的超轻量化结构材料。通过结合已有研究及Mg与其他合金元素相图,本论文中设计了三种成分的镁合金,分别是:Mg-3Sn-2Al-1Zn合金、Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金和Mg-3Sn-2Al-1Zn-0.6Nd合金,并系统研究了三种合金的显微组织、力学性能及热变形行为。对三种合金进行固溶处理和时效处理,研究两种热处理方式对不同合金常温下力学性能的影响,通过对比研究,确定了Li/Nd两种元素的添加对TAZ321合金力学性能的影响。研究结果表明,Li元素的添加能够改善铸态TAZ321合金枝晶形貌,铸态TAZ321-5Li合金的晶粒呈等轴状;而Nd元素能够促进枝晶的生长,铸态TAZ321-0.6Nd具有更加茂盛的枝晶形貌。固溶处理能够改善三种合金的枝晶偏析,同时析出相出现减少现象。时效处理后再次出现大量析出相,综合来说,TAZ321-5Li合金不同状态下的析出相多于TAZ321和TAZ321-0.6Nd两种合金,EDS结果表明,三种合金热处理前后组织中的析出相以Mg2Sn相为主。性能测试结果显示,铸态TAZ321-5Li合金具有最优的综合力学性能,其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别达111.7 MPa、211.5 MPa和17.2%。固溶处理后,TAZ321-5Li合金屈服强度（99.0 MPa）、抗拉强度（203.2 MPa）下降,延伸率稍有增加（18.1%）,这主要由于是降低塑性的大片聚集共晶消失,取而代之的是许多可防止裂纹扩展的颗粒引起了合金的软化现象。对TAZ321和TAZ321-0.6Nd合金而言,固溶处理起到一定的强化作用,但延伸率有所下降。对TAZ321合金,时效处理起到强化效果,但对TAZ321-5Li和TAZ321-0.6Nd合金,时效处理由于出现大量析出相,容易引起应力集中故而其延伸率出现明显下降。基于热压缩实验,通过构建Arrhenius模型,建立了均匀化态TAZ321、TAZ321-5Li和TAZ321-0.6Nd三种合金的本构方程和热加工图,确定了三种合金的最佳热加工工艺参数。310-350℃/10-1-1 s-1可作为TAZ321合金最佳热变形工艺参数,在该条件下合金的动态再结晶程度较完全,其动态软化机理为连续动态再结晶。失稳区域主要位于低温高应变速率区(200-300°C/10-2-1 s-1),失稳原因主要为变形孪晶和显微裂纹等。而对TAZ321-5Li合金,其最佳热变形工艺参数为320-350℃/10-3-0.02 s-1,动态软化机理以动态回复为主,且存在连续动态再结晶行为。失稳区主要位于高应变速率区,失稳原因主要是局部流变和显微裂纹等。而TAZ321-0.6Nd合金的最佳热变形工艺参数为330-350℃/0.6-1 s-1,动态软化机理仍为连续动态再结晶,失稳区亦主要位于低温高应变速率区(200-300℃/10-1-1 s–1),失稳原因主要为变形孪晶等,但是低温下其动态再结晶程度优于TAZ321合金。