高锌含量的Mg-Zn-Mn系合金作为一种重要的变形镁合金,具有合金成本低、可时效强化且耐蚀性较好等优点,开展此类合金细晶板材制备工艺的研究具有重要意义。传统轧制采用多道次、小变形量工艺,普遍存在生产周期长、成品率低、板材塑性差等缺陷。为此,本文以Mg-5Zn-1Mn(ZM51)合金为研究对象,通过热压缩模拟实验,研究该合金在高应变速率条件下的变形行为和组织演变规律,并在此基础上进行高应变速率轧制技术工艺研究,通过强化动态再结晶以最大限度地细化晶粒及通过大塑性变形诱导纳米相地动态析出,从而制备出具有高强高塑性的ZM51镁合金细晶板材。论文采用Gleeble-3500热模拟试验机对ZM51镁合金进行大变形(变形量为80%)热压缩实验,研究了该合金在变形温度为250-400℃、应变速率为1-40s-1条件下变形时的流变行为和组织演变规律。结果表明：该合金在上述工艺条件下进行热压缩变形时均发生了明显的动态再结晶,且高应变速率下获得的再结晶组织较低应变速率下的组织更为均匀、细小。随着应变速率和变形温度的升高,该合金的变形激活能逐渐降低。基于微观组织分析及其流变行为研究的结果,优化出了ZM51镁合金大塑性热压缩变形的合适工艺参数：应变速率为10-20s-1、变形温度为300-350℃。在热模拟的基础上进行了高应变速率轧制实验,研究了轧制温度对ZM51合金板材的组织演变规律、动态析出行为和力学性能特征的影响规律。结果表明：高应变速率轧制的ZM51细晶板材的表层组织与心部组织存在一定差异,且随轧制温度的升高,板材组织整体趋于均匀化。在高应变速率轧制过程中,ZM51合金板材中发生了明显的动态析出行为,这类析出相主要依靠轧制过程中形成的高密度位错和固溶热处理过程中析出的大量Mn单质作为异质核心形核,从而实现第二相的动态析出。动态析出的纳米Mg-Zn相,一方面,通过钉扎晶界能够有效抑制再结晶晶粒的长大,使得板材组织呈现典型的双峰组织特征；另一方面,析出相在位错形成时便会快速析出,从而对位错和亚晶界产生强烈钉扎效应,对动态再结晶的进行具有一定的抑制作用。在300℃轧制的板材力学性能最佳,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为359MPa,258MPa和20.1%。这种优异的综合力学性能主要受益于板材中细小的再结晶晶粒组织和大量弥散分布的纳米析出相。