镁合金由于其低密度、高比刚度和比强度以及丰富的储量而在航空航天、汽车、3C等工业领域极具吸引力,被称为“21世纪绿色工程材料”。然而,在室温下较差的可成形性以及低强度限制了其作为工程结构材料的广泛应用。近年来,高压扭转(HPT)工艺由于显著的晶粒细化效应而得到广泛的研究。然而如何进一步通过热处理工艺调控合金组织以提升纳米结构镁合金强度的文献相对少见,对HPT制备纳米晶镁合金的时效行为以及热稳定性等方面也鲜有报道。本文结合HPT工艺及时效处理研究Mg-Zn-Y合金和Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的微观组织和力学性能。对Mg-Zn-Y合金进行时效处理后,在基体上产生大量的纳米级MgZn和MgZn2析出相。随着扭转圈数的增加,W相发生破碎,大量的位错胞最终演变成高角度晶界的纳米晶,其平均晶粒尺寸为53 nm。在HPT变形过程中,由于剧烈的剪切应变,导致MgZn和MgZn2析出相发生溶解。对HPT变形的Mg-Zn-Y合金在不同温度下进行时效和等时退火处理,结果表明,纳米晶Mg-Zn-Y合金在90oC时效14 h后,显微硬度较时效前提升24 HV。在200oC时效后,合金表现出加速和提升的时效硬化效应。在300oC退火2 h后,合金的微观组织仍然保持在平均晶粒尺寸为1.2μm的超细晶范围内,表现出较好的热稳定性。对固溶处理的Mg-Y-Nd-Gd-Zr合金进行HPT处理5圈后,获得了平均晶粒尺寸为65 nm的纳米结构过饱和固溶体。在120oC时效处理22 h后,合金的峰值硬度为138 HV,并在晶界处观察到大量的纳米级溶质偏聚区。在200oC过时效后,这种偏聚现象基本消失,而在晶界处优先析出Mg24Y5相。通过建立合理的强化模型,定量评估了在过时效后各强化机制对合金性能的贡献。