镁合金密度低,比强度高,减震性和电磁屏蔽性能优良,作为轻量化材料和功能材料应用前景巨大。常用镁合金是密排六方晶体结构,在室温下可启动的滑移系较少,塑性较差,通过常规工艺实现镁合金的高强高塑性结合比较困难;而异构材料概念的出现,为获得强韧性结合的镁合金提供了一种新的研究思路。因此,本文针对镁合金室温塑性差,且强度和塑性不平衡的基础科学问题,利用不同含量的Gd元素对镁合金再结晶行为影响不同,通过累积挤压工艺制备了Mg-1Gd/Mg-13Gd层状异构镁合金;采用金相显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射及万能试验机等分析测试手段,系统地研究了挤压道次和挤压温度对层状异构镁合金组织与力学性能的影响,揭示了其强韧化机理。主要研究内容和实验结果如下:（1）通过累积挤压工艺获得3个道次下的Mg-1Gd/Mg-13Gd层状复合板样品,研究了不同挤压道次下的微观组织演化以及对力学性能的影响规律。结果表明,1道次（N1）和2道次（N2）具有明显的层状异构组织,且粗晶层和细晶层呈现出不同的织构组分和织构强度,而3道次（N3）组织均匀,整体呈现出朝ED方向偏转的双峰织构。N2的最大抗拉强度（291 MPa）达到单一13Gd的95%,伸长率（20.6%）达到单一1Gd的93%,同时具有最大的额外强度和额外延伸率。（2）为了进一步调控异构组织和优化工艺参数,研究了N2在330℃、380℃、430℃挤压温度下的微观组织演化以及对力学性能的影响规律。结果表明,从330℃升高到380℃,粗细晶层中晶粒尺寸大小变化不明显,粗细晶层表现为不同的织构组分和织构强度;而在430℃时,粗细晶层中晶粒均明显长大且保留了相似的织构组分并具有最大的织构强度。随着挤压温度的升高,细晶层中的再结晶晶粒的长大速度快于粗晶层,且细晶层中的析出相逐渐增多并粗化,同时,Gd元素在这一温度范围内并没有明显的体扩散。N2在挤压温度为380℃时具有优异的强塑性匹配。（3）基于N2在380℃时表现出的优异力学性能,分析了Schmid因子、孪晶对力学性能的影响;定量研究了N2在不同应变量下的几何必要位错（GND）密度分布特征和不同挤压道次下的异构变形诱导（HDI）力,揭示了HDI强化和加工硬化的强韧化机理。结果表明,不同挤压道次下的拉伸孪晶本身协调塑性贡献率均较小,但由于它们可以调整晶体的取向并释放应力集中,激发进一步的滑移,滑移和孪生交替进行,这样便获得了更大的塑性变形,并且孪晶界的形成对于材料的强化也起到了一定的作用;N2中粗晶层和细晶层的协同作用以及较高的Schmid因子,有利于塑性的提高。此外,随着拉伸应变量的增加,HDI强化和加工硬化对N2强塑性的提高起到了至关重要的作用;且N2具有合适的层厚供GNDs发射,滑移和堆积,优化了界面影响区对力学性能的影响,从而增强了HDI强化和加工硬化效果。