镁合金作为绿色工程结构材料之一,近年来发展迅速,具有加工过程流程短、能耗低、质量高和可回收等一系列优点。Mg-Gd合金系由于其优势的时效强化特性成为最具潜力的镁合金系之一。加入Zn之后形成的长周期堆垛有序(Long period stacking order structure,简称LPSO)结构为镁合金的强韧化提供了新的思路。本文以Mg-Gd-Zn(-Zr)合金为研究对象,分别采用重力铸造和半连续铸造工艺制制备了Mg-14Gd-2Zn(GZ142,wt.%)和Mg-14Gd-2Zn-0.3Zr(GZ142K,wt.%)2类合金。借助ICP、OM、XRD、SEM、TEM、DSC、纳米压痕、拉伸等测试方法,分别研究了铸造Mg-Gd-Zn(-Zr)合金的显微组织和力学性能演化规律,并通过差温挤压和冷轧工艺研究了变形Mg-Gd-Zn(-Zr)合金的显微组织与力学性能演化规律,重点研究了LPSO结构的形成、演变和对合金组织性能的影响。重力铸造GZ142合金中存在两种类型LPSO结构,分别为14H-LPSO结构和18R-LPSO结构。铸态下,前者存在于α-Mg晶粒内、后者存在于晶界处,这是首次在金属型模具制备的Mg-Gd-Zn合金中发现18R-LPSO结构。固溶处理后,除了晶内14H-LPSO结构之外,晶界处18R-LPSO结构可转变为14H-LPSO结构。GZ142和GZ142K合金经过差温挤压后发生回复和动态再结晶,晶粒细化,出现双峰组织,LPSO结构发生扭折。随着挤压时模具温度从320℃升到420℃,再结晶程度增加,晶粒尺寸增加,双峰组织特征降低和LPSO结构数量减少。低温模具温度为320℃下挤压态合金的室温拉伸力学性能较好;模具温度320℃下挤压态合金在轧制变形量为4.4%的峰时效态GZ142K合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率可以达到397MPa、467MPa和1.8%。