镁合金以其优异的综合力学性能被称为“21世纪最具发展前途的绿色金属结构材料”,并已在航空航天、汽车、3C电子等领域得到了广泛的应用。但是目前普通应用的铸造镁合金存在室温强度和塑性低,高温抗蠕变性能差等缺点,制约了其在工业应用上的进一步拓展。因此提高镁合金的室温和高温强度成了镁合金研究中急需解决的首要问题。本文首先以Mg-0.3Zr合金为主要研究对象,采用原位金相、透射电镜、压缩试验以及多向变形等手段研究了合金化元素Mn、Ag、Ca和Nd等对其退火强化效果的影响。其次,在此基础上分析了不同Nd、Zr元素添加量对Mg-Nd-Zr合金显微组织和变形行为的影响,最后得出如下结论:Mg-8.3Ag-0.3Zr、Mg-1Ca-0.3Zr、Mg-5.3Nd-0.3Zr合金最佳固溶处理工艺参数依次为450℃×7h、510℃×8h、550℃×9h。Mg-8.3Ag-0.3Zr、Mg-1Ca-0.3Zr、Mg-5.3Nd-0.3Zr合金铸态组织的第二相分别为AgMg3、Mg2Ca和Mg12Nd。Mn、Ag元素对预变形Mg-0.3Zr合金没有退火强化作用,而溶质元素Ca和Nd对预变形Mg-0.3Zr合金具有退火强化作用,均可提高合金的压缩强度。经过150℃退火24小时处理后,Ca元素的退火强化作用最为明显,增幅可达40MPa。溶质元素Nd的最佳退火强化工艺为180℃保温7小时,1at%的Nd元素的强化效果可以达到76MPa。另外随着Nd元素含量的增加,其退火强化效果先增加,后处于稳定状态。溶质元素Nd经过退火处理后会偏聚在Mg-Nd-0.3Zr合金预变形形成的孪晶界上,对形变孪晶产生钉扎作用,使得在进一步变形中会产生新的大量孪晶而不是原有形变孪晶的长大变宽,从而提高了合金的压缩强度。随着Mg-Nd-0.3Zr合金预变形量的增加,Nd元素的退火强化效果先增加后明显减小,当退火温度达到210℃,则没有强化效果。与室温压缩相比,高温(150℃)慢速变形并不会改善Mg-Ca-0.3Zr合金的力学性能,而是当变形速率超过0.01mm/min时会出现塑性失稳现象。对Mg-5.3Nd-0.3Zr合金而言,高温慢速变形可使其孪晶片层细化。另外随着累积变形量的增加,合金中的形变孪晶密度增大,退火强化效果增强。