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镁合金具有密度低、比强度高、比模量高、阻尼减震性好、电磁屏蔽性高和易于回收等优点,是最具发展潜力的绿色金属材料之一。在科技技术迅速发展的今天,航天航空和交通工具的速度越来越快,动力需求也逐渐增大,对工具的稳定性提出了更高的要求。然而,镁合金本身弹性模量较低、强度不够高、塑性较差,达不到航天航空和交通领域对零件设备的使用标准,制约了镁合金在这些领域的进一步推广与应用。因此,研究和发展高模量镁合金,并改善其强韧性,对扩大镁合金的应用极其重要。在本工作中,基于混合定律“多相合金的弹性模量由其组成相的弹性模量和体积分数决定”,提出制备高模量镁合金的基本设计思路:一方面以高稀土Mg-RE-Ag作为基体以保证镁合金强度;另一方面,通过Ge、Al和Li等元素对基体的合金化,生成高模量第二相以增强镁合金模量。根据该思路设计出三种不同特点的高模量镁合金体系:Mg-12Gd-0.5Ag-1Zn-0.5Zr-x Al-y Li体系、Mg-10Y-x Ag-1.5Ge体系和Mg-10Gd-1.5Ag-0.2Mn-x Ge体系,系统研究了三种具代表性高模量镁合金的微观组织与力学性能演变,分析了第二相的力学性质和合金弹性模量增强机制,并进一步对高模量合金的热变形行为进行研究,确定其最佳热变形加工区域,对高模量Mg-RE-Ag系镁合金的开发与应用提供可靠的理论支撑。课题研究的主要结果如下:（1）在Mg-12Gd-0.5Ag-1Zn-0.5Zr-x Al-y Li体系中（x=0,4,6;y=0,3,5wt.%）,Mg-12Gd-0.5Ag-1Zn-0.5Zr合金主要有Mg+（Mg,Zn）3Gd相,Al和Li的添加使合金中有新相Al2Gd和Al2Li3生成,且晶粒显著细化。当Al含量为6wt.%+Li含量为5wt.%时,Mg-12Gd-0.5Ag-1Zn-0.5Zr-6Al-5Li（MGAZK-6Al5Li）合金综合力学性能最佳,同时具有高模高塑性质。其弹性模量和塑性同时得到显著提高。合金在铸态、T6（固溶处理+人工时效）热处理和轧制变形后的弹性模量分别为51.98GPa、50.74GPa和52.23GPa,热处理和变形对合金模量的影响较小。高模量的获得主要因为合金中高模量Al2Gd（143.47GPa）和Al2Li3（125.23GPa）相的贡献。合金在铸态、T6热处理和轧制变形后伸长率分别为22.5%、24.8%和15.1%,T6热处理后其塑性最佳,高塑性的获得主要因为微米级晶粒和c/a轴比减小的贡献。（2）Mg-10Y-x Ag-1.5Ge体系中（x=0,1.5 wt.%）,当Ag含量为0wt.%和1.5wt.%时,合金中的相组成分别为Mg+Mg24Y5+Y5Ge3和Mg+Y5Ge3+Mg Ag3。Ag元素的添加增强了合金时效强化反应,但对微观结构的影响较小。480℃挤压+24h时效后,Mg-10Y-1.5Ag-1.5Ge合金综合力学性能最佳,同时具有高模高强性质。其弹性模量、抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为50.92GPa、403.7MPa、321.8MPa和6.6%。高模量的获得主要因为高模量第二相Y5Ge3（124.8GPa）和Mg Ag3（156.16 GPa）的贡献。高强度的获得主要因为晶界强化、残余位错强化、第二相强化以及晶格摩擦应力对强度的贡献,其中残余位错强化对强度的贡献最大。（3）Mg-10Gd-1.5Ag-0.2Mn-x Ge体系中（x=0,1.5,3.5 wt.%）,当Ge含量为0wt.%和3.5wt.%,合金中的相组成分别为Mg+Mg3Gd和Mg+Mg Ag+Gd5Ge3。随着Ge元素的添加,合金晶粒显著细化,480℃挤压+24h时效后,Mg-10Gd-1.5Ag-0.2Mn-3.5Ge（MGAM-3.5Ge）合金综合力学性能最佳,同时具有高模高强韧性。弹性模量、抗拉强度、屈服强度和断裂伸长率分别高达50.65GPa、423.4MPa、378.9MPa和10.0%。高模量的获得主要因为高模量第二相Mg Ag（127.35GPa）和Gd5Ge3（109.66GPa）的贡献。高强度的获得主要因为晶界强化、残余位错强化、第二相强化以及晶格摩擦应力对强度的贡献,其中残余位错和晶界强化对强度的贡献最突出。良好的塑性归因于细小的晶粒、弱化的织构以及拉伸孪晶的协调贡献。（4）铸态MGAZK-6Al5Li合金和挤压态MGAM-3.5Ge合金的真应力-真应变曲线属于动态再结晶类型,其本质是加工硬化与动态再结晶软化之间的相互作用。变形温度和速率是影响其变化的重要因素,变形温度降低或应变速率增加,合金的峰值应力应变则越大。从微观组织上看,温度的升高以及变形速率的降低有利于合金的动态再结晶,且较细的初始晶粒组织其晶界更多,晶界形核点密度更高,有利于动态再结晶。合金在低温以及高应变区域容易失稳,分析确定MGAZK-6Al5Li合金热变形过程中的最佳热加工区域为:T=300℃～350℃,0.001s-1;MGAM-3.5Ge合金热变形过程中的最佳热加工区域为:T=370℃～400℃,0.001s-1。