轻质超高强镁合金主要应用于航空航天、军工和其他高技术领域，对国防安全和民用科技进步均具有重大战略意义，特别是新型高强耐热Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金有着广泛的应用前景。为进一步拓展其应用，本文利用半连续铸造Mg-8.99Gd-2.85Y-1.89Zn-0.42Zr-0.2Ca合金铸锭和Mg-8.2Gd-3.8Y-1.0Zn-0.4Zr挤压合金棒（wt.%），研究铸锭固溶态、退火态和挤压棒挤压态三种不同状态合金材料的热模拟压缩和实际锻造行为，绘制加工图，结合显微组织分析讨论压缩变形工艺对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金微观组织演变和力学性能的影响，在加工图的指导下研究Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金在实际锻造条件下组织的演变规律和力学性能变化规律，制备出高强稀土镁合金锻坯，揭示其高温变形机制和强化机理。综合为高强Mg-Gd-Y-Zn-Zr系合金的成型工艺具有重要的指导意义。铸态Mg-8.99Gd-2.85Y-1.89Zn-0.42Zr-0.2Ca合金由-Mg基体、Mg5(Gd,Y)共晶化合物、14H型LPSO相以及Zr质点组成。以相图计算为指导选择最佳均匀化机制500℃/12h。均匀化过程中Mg5(Gd,Y)相回溶，淬水后组织主要由过饱和-Mg基体、晶界残留LPSO相组成，而随炉冷组织晶内析出大量的层片状LPSO相，这种组织相对于淬水态性能较低。取固溶态合金和挤压态合金在变形温度和应变速率为300℃-500℃/0.001-10s-1的范围内热模拟压缩，考察其流变行为显示两种合金高温变形时的峰值应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而减小，观察其显微组织以动态再结晶（Continuous dynamic recrystallization，CDRX）为主要变形机制；绘制加工图并分析其在不同条件下变形的功率耗散效率、稳态变形和非稳态变形，并结合显微组织，选取最佳热加工工艺参数，固溶态合金为440℃/0.017s-1，对应的功率耗散效率η=29%；挤压态合金为440℃/0.035s-1，对应的功率耗散效率η=35%。在加工图分析的基础上对三种状态的合金进行了不同温度不同变形道次的锻造，并观察组织测试性能，发现经不同温度和道次锻造变形后，固溶态合金和退火态合金主要由晶内含LPSO相的锻造变形晶粒、再结晶晶粒、均匀化处理残留大块LPSO相和晶界处析出的Mg5(Gd,Y,Zn)相组成；而挤压态合金主要由晶内含LPSO相的锻造变形晶粒、挤压遗留的晶内含粗大LPSO相的变形晶粒、再结晶晶粒、均匀化处理残留大块LPSO相和晶界处析出的Mg5(Gd,Y,Zn)相组成。各种组成相的形态、尺寸、数量随变形工艺不同而发生变化。其中，随变形温度提高和变形道次增加，动态再结晶驱动力增大，总体趋势呈变形道次升高再结晶程度增加，变形温度升高再结晶长大；Mg5(Gd,Y,Zn)相析出主要受晶格畸变能量和热激活能量驱动，提高组织位错密度并增加原子活动能力促进Mg5(Gd,Y,Zn)相的析出和长大；对于晶内LPSO相，主要表现为高温促进LPSO相析出和长大，同时由于动态再结晶过程加剧也促进了LPSO相回溶，高道次变形主要通过再结晶使LPSO相溶解。在热模拟压缩变形和实际锻造过程中，两种状态合金的晶界LPSO和晶内析出LPSO均受剪切应力发生扭折而协调组织变形，随变形程度增加，高度应力集中的晶内扭折LPSO相发生断裂并与位错相互作用促进动态再结晶形核，是一种LPSO相扭折协调的动态再结晶变形机制。晶内LPSO相在很大程度上影响变形过程和组织性能，在较低温度下，LPSO相阻碍位错滑移，减少位错在晶界处的塞积，强化合金。组织表现为晶界再结晶程度较低，而晶内LPSO相扭折严重，再结晶主要由晶内发生，并随变形程度增加贯穿整个晶粒而使晶粒细化。以退火态合金425℃初次锻造为代表，组织以晶内再结晶为主要特征，其锻后屈服强度、抗拉强度以及断裂延伸率分别达到304MPa、378MPa以及5.7%。而在较高温度下，热激活促进受LPSO相阻碍的高密度位错重组，促进动态再结晶进行。以退火态合金475℃初次锻造为代表，组织再结晶完全且有一定程度长大，性能表现一般。恒温多向锻造因晶界处大量析出粗大Mg5(Gd,Y,Zn)相而性能不佳，固溶态和退火态合金初锻以退火态合金锻后性能较好，挤压态初锻性能高于前两者，其屈服强度和抗拉强度最高达325MPa和387MPa，延伸率为21.5%。三种状态合金的降温多向锻造性能都比较高，而且因为晶粒细化程度高，屈服强度提高显著，最高的挤压态合金锻后屈服强度和抗拉强度分别为399MPa和419MPa，延伸率为14.8%。锻造过程因不同程度的析出Mg5(Gd,Y,Zn)相，使基体溶质原子含量降低，导致三种状态合金锻后的时效强化能力均表现不佳，所以时效热处理主要针对初锻合金进行。相对而言，挤压态合金锻后的时效强化能力较强，380℃初锻后屈服强度和抗拉强度最高达288MPa和373MPa，延伸率为24.8%，经峰时效后屈服强度和抗拉强度最高达358MPa和440MPa，延伸率为11.5%。挤压态合金降温多向锻造后时效的屈服强度和抗拉强度最高达417MPa和434MPa，延伸率保持为12.9%。