随着世界经济的飞速发展,化石能源的消耗日益加剧,由此导致的能源枯竭和环境污染问题已经威胁到人类的生存,因此发展新型绿色能源、节能降耗迫在眉睫。材料轻量化是节能降耗的有效途径,开发轻质高强的镁合金材料对于解决能源污染以及实现“中国制造2025”绿色发展来说具有举足轻重的意义。为了解决高强韧稀土镁合金成本高昂以及非稀土镁合金强度低的问题,本文在Ca+Al总含量低于2.0wt.%的前提下,通过调控Ca/Al、Ca+Al总含量,利用金属模水冷铸造工艺以及传统挤压变形工艺,制备出低合金化高强韧Mg-Al-Ca-Mn变形镁合金;系统地研究了不同Ca/Al、Ca+Al总含量、挤压温度以及时效工艺对合金显微组织和力学性能的影响规律。研究表明,随着Ca/Al比的增加,铸态合金中第二相的种类基本不变,第二相尺寸显著增加,数量增加,能够有效阻碍晶粒长大;因此,在AXM050504(Ca/Al为1.0)合金中晶粒组织最细小,经热挤压变形后,挤压态合金具有最细小的再结晶晶粒尺寸以及最强的合金整体织构,力学性能优异。在Ca/Al为1.0的前提下,随着Ca+Al合金总含量的增加,第二相的种类基本不变,第二相数量显著增加,能够有效阻碍晶粒长大。因此,在AXM1104(Ca+Al总含量为2.0wt.%)中晶粒组织最细小,经热挤压变形后,晶粒进一步细化,未再结晶区比例最大,合金织构最强,此外高密度的位错、LAGBs、纳米析出相,共同导致了其屈服强度355MPa、延伸率6.5%的高强韧性,力学性能最优。挤压变形温度降低,破碎第二相数量显著增多,尺寸变大,DRXed晶粒细化,un-DRXed比例显著增大,基体织构显著增强,导致合金的屈服强度显著增加,获得超高强的力学性能,但塑性差。对挤压态合金进行时效处理,T5无时效强化效果,T6时效强化效果显著,且Ca/Al比越低,Al含量越高,析出强化效果越强,综合性能得到显著提升。