镁合金作为最轻的金属结构材料,被广泛应用于航空航天、汽车、医疗和电子产品等众多领域。Mg-Gd-Y-Zr系镁合金具有十分优异的时效强化特性以及良好的耐热性能,目前已成为最具有商业应用潜力的合金体系之一。碱土元素Ca能够降低熔融镁合金的易燃性和提高其抗氧化性和腐蚀性,扩大其应用范围;且Ca价格低廉、密度小,将Ca加入镁合金仍能保留镁合金轻量化的特点。因此,在稀土镁合金中添加Ca元素,在保证其力学性能的基础上,开发含Ca的新型镁合金,将成为一个重要的研究方向。本文利用光学显微镜、带电子能谱的扫描电镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜分析,通过拉伸实验、耐蚀性能和蠕变性能测试,系统的研究了Mg-11Gd-3Y-x Ca-Zr（x=0,0.2,0.4,0.6,0.8 wt%）镁合金的组织与性能。研究结果表明:铸态Mg-11Gd-3Y-0.5Zr合金的组织主要由α-Mg基体、Mg₅Gd和Mg₂₄Y₅相组成,加入Ca元素后,晶粒显著细化,且随着Ca含量的增加,有新相Mg₂Ca的生成,同时促进了Mg₅Gd和Mg₂₄Y₅相的析出;合金的抗拉强度随着Ca含量的增加而提高,Ca含量为0.8%时,抗拉强度达到最大值217 MPa,伸长率随着Ca元素的增加而降低。选取Mg-11Gd-3Y-0.8Ca-0.5Zr铸态合金进行热处理工艺优化,得出的最佳热处理工艺为:固溶工艺485℃×16 h+505℃×16 h。时效工艺选择225℃×12h。时效态Mg-11Gd-3Y-0.5Zr合金的组成相为α-Mg、Mg₅Gd和Mg₂₄Y₅,随着Ca元素的增加,有新相Mg₂Ca的产生,且第二相显著增多,晶粒尺寸更为细小;与铸态合金的组织相比,粗大的第二相变得均匀细小且弥散,晶界更为清晰。在同一拉伸温度下,合金抗拉强度均在0.2%Ca时达到峰值,室温下327.43MPa,在25℃～250℃的范围内,对温度变化不敏感,性能相对稳定;300℃时抗拉强度仍保持254.48 MPa,具有良好的耐热性。而伸长率整体上呈现出随Ca含量增加而下降的趋势。其中,加入0.2%Ca的合金不仅具有最高的室温和高温强度,而且具有较高伸长率,综合性能良好。在本文研究范围内,添加微量的Ca（0.2%～0.4%）能够提高Mg-11Gd-3Y-0.5Zr合金的自腐蚀电位,降低合金的腐蚀电流密度,提高合金的耐蚀性,但过量的Ca（0.6%～0.8%）反而会恶化合金的抗腐蚀能力,其中添加0.2%Ca的合金的耐蚀性最为优异;Mg-11Gd-3Y-x Ca-0.5Zr合金的主要腐蚀产物均为Mg（OH）₂。时效态Mg-11Gd-3Y-0.2Ca-0.5Zr镁合金具有优异的高温抗蠕变性能,即使在250℃/130 MPa苛刻条件下,合金的稳态蠕变速率仅为1.6545×10^-8,蠕变100 h后的蠕变应变仅为0.995%。蠕变主要受晶界滑移和位错滑移控制,随着蠕变温度和应力的增加,蠕变机制由晶界滑移向位错滑移转变。