镁合金被誉为“二十一世纪绿色结构材料”。变形镁合金相对于铸造镁合金具有更高的强度和塑性以及更多样化的力学性能，在镁合金的应用中具有更大的优势。但目前变形镁合金品种少、加工成形困难，严重地限制了它的广泛应用。本论文选择具有准晶相强化的新型高强度变形镁稀土合金Mg-6Zn-1Y-Zr(ZW61)为对象，针对其热机械加工过程中的组织和力学性能演变规律开展了较为深入系统的研究。　　 研究了不同状态的ZW61镁合金在250-400℃下单轴压应力状态下高温塑性变形行为和组织演变规律。结果表明，铸态ZW61合金的流变应力、应变速率和温度之间的关系可以分别用幂指数等式或双曲正弦函数修正的等式来表达，且两者具有相似的线性相关性。组织观察表明，由于镁合金的滑移系有限，在铸态组织中位错滑移在随机取向的晶粒间传递不畅，一方面使晶内以孪生方式协调变形，另一方面导致晶界附近储存能量高而发生动态再结晶，形成了典型的“项链组织”。对于具有初始织构的挤压态ZW61合金，晶粒的择优取向造成ED压缩的流变应力峰值比其它方向高，而ND压缩时最低。而且，ED压缩的动态再结晶发生最迟，而ND方向发生得最早。因此提出，除传统材料变形加工考虑的加工速度、温度和变形量等参数之外，初始各向异性和变形加工方向的关系也是控制镁合金热机械加工组织和性能的重要因素。　　 考虑等通道角挤压(ECAE)加工的变形剪切力的方向性，研究了材料初始组织状态、ECAE加工温度、变形量和变形加工方向(ECAE路径)对铸造和挤压态ZW61镁合金组织和性能的影响。发现ECAE前的固溶处理能够明显提高合金再结晶速率。这是由于固溶处理，减少了粗大第二相、增加了组织变形的均匀性，且固溶原子和细小粒子促进了动态再结晶的缘故。由于固溶处理使合金初始道次的强化相减少，合金强度较低；但随着变形道次增加，固溶态合金中更好的细晶强化和弥散析出相强化综合作用，使其强度在6道次加工后逐渐超过了铸态合金。对具有强烈基面织构的普通挤压态ZW61合金板材进行ECAE加工的结果表明：在单道次ECAE加工中，200℃下位向I(初始板材板面法向平行于模具的出口方向)加工的材料的径向拉伸屈服强度低于位向II(板材侧面法向平行于模具出口方向)加工时的值；在多道次ECAE加工中，随着加工道次增加，晶粒细化，以路径Bc(前后道次间旋转90°)加工的试样的屈服强度逐渐降低，而且都低于相应道次以路径A(前后道次间不旋转)加工时的值。织构分析发现它们都是由于前一方式(位向I和路径Bc)加工中形成了更强烈的晶体基面与ECAE试样径向约呈45°的织构部分。而且，在较低温度(200℃/250℃)下加工获得较细小晶粒组织的材料，其屈服强度低于在较高温度(350℃)下相应加工道次时获得的较粗晶粒组织的材料，表现出反常的Hall-Petch关系。织构分析发现是由于经较低温度ECAE加工的材料中存在更高比例的晶体基面处于易滑移取向的缘故。综合加工温度和路径的影响提出，在路径A下以适当较高的温度(350℃)进行ECAE加工，可以更好地保证ZW61合金的力学性能。　　 研究了普通挤压和ECAE两种加工状态、具有粗晶和细晶混合的不均匀组织的ZW61合金的超塑性变形行为。挤压态合金在450℃、3.3×10-4s-1时获得450％的最大伸长率，而ECAE态合金在350℃、1-7×10-3s-1时获得了800％的伸长率。在最优超塑性条件下空洞大多数产生于晶界而非第二相粒子和基体间的相界，但是挤压态的孔洞尺寸更大、数量更多。挤压态合金在最佳条件下的超塑性变形主要由粗晶中的位错滑移/攀移和细晶间的晶界滑移(GBS)联合控制，且初始组织中的粗晶在这一过程中通过动态再结晶被细化。而在ECAE态合金中，GBS机制主导了整个变形过程，粗晶的位错滑移/攀移作为辅助机制作用。