作为最具有应用前景的轻金属工程材料,镁合金在轻量化领域受到了广泛的关注。但是受限于室温成型性差及绝对强度低等缺陷,严重的阻碍了镁合金的工业化推广及应用。镁合金薄板作为镁行业深加工领域的具有较大需求的材料,同样面临着制备成形工艺复杂,强塑协调性差,组织性能各向异性等亟待解决的问题。合金化及加工热处理工艺优化是调控镁合金组织与性能的常用手段,因此本文以Mg-x Zn-1Gd-0.1Zr-0.2Ca（x=1,2,3wt.%）合金作为研究对象,对该合金进行终轧大压下轧制试验和后续不同工艺下退火试验,探究了Zn含量对合金轧制及退火过程中微观组织的演变的影响,分析了不同Zn含量板材的力学性能。主要研究结果如下:随Zn含量的增加合金的铸态组织逐渐细化,第二相数量明显增多。经均匀化处理ZGX110合金中几乎所有的第二相溶入到基体中,而高Zn含量的ZGX210和ZGX310晶界上依然存在未溶的大块相,分析表明沿晶界呈半连续网状分布的相主要为Mg3Zn3Gd2（W相）和Ca2Mg6Zn3相,因此第二相强化和细晶强化导致均匀化处理后合金的力学性能随Zn含量的增加而增大。经终轧大压下轧制后合金组织得到了显著的细化,轧制板材的强度也得到了大幅提升。分别对ZGX110合金的ZGX310合金在轧制过程中的组织演变分析结果表明,低Zn板材的再结晶行为受到了抑制,这与Zn和Gd元素在晶界和孪晶界处的偏聚以及W相析出相关,ZGX110合金中固溶Gd元素含量较高,在变形过程中优先在高应变储能区偏聚并析出,提高了再结晶的形核驱动力以及晶粒生长驱动力,经对ZGX110合金进行再结晶动力学拟合计算得出,其再结晶过程的形核激活能()和再结晶长大激活能(2))分别为:=156.97KJ/mol;2)=108.17KJ/mol,激活能都相对较高。而随着Zn含量的增加轧制板材的初始组织细化,大块第二相在轧制过程中发生破碎形成的颗粒变形区（PDZ）促进了再结晶的形核,此外ZGX310合金析出相数量较少,导致高Zn含量的合金再结晶驱动力大,再结晶更加充分从而细化了组织提高了板材的轧制态性能。退火后板材的屈服强度和抗拉强度下降,延伸率大幅提升。研究不同温度下退火态Mg-Zn-Gd-Zr-Ca合金的再结晶行为发现,同样地,ZGX110合金的静态再结晶受到了抑制,在相同退火工艺下,随着Zn含量的升高再结晶晶粒的体积分数和晶粒尺寸逐渐增大,而析出相的数量却随着Zn含量的增加而逐渐减少。分析不同的退火温度和退火时间对ZGX110合金再结晶组织的影响发现,在低温下（≤250℃）合金难以发生再结晶,即使延长退火时间至12h后组织中仍未产生再结晶。当升高退火温度,再结晶完全时所需时间逐渐变短,在400℃仅需30s便可获得完全再结晶的等轴晶粒,而后随着退火时间的延长再结晶晶粒发生长大,但长大行为不明显。对比不同Zn含量的板材力学性能发现,ZGX110合金在350℃退火30分钟条件下板材具有最优的综合力学性能,此时屈服强度为264MPa;抗拉强度为314MPa;延伸率为29.8%。Mg-Zn-Gd-Zr-Ca合金拉伸应力-应变曲线上出现了特殊的屈服点和屈服平台现象,产生此类现象的原因与基体中缺乏可动位错有关,塑性变形前合金中预存的可动位错被固溶原子或析出相钉扎,位错在高的屈服应力下才能够被激活,因此产生了屈服点现象,另外屈服平台的延伸应变值（YEL）与被钉扎的位错密度相关,随着Zn含量的增加和退火过程的延长,YEL逐渐减小直至消失。对三种板材的加工硬化行为与软化行为研究发现,随着Zn含量的增加板材的加工硬化率（）和软化参数逐渐增大,ZGX310板材较大的加工硬化率是由于粗大的晶粒尺寸和大量破碎的第二相导致的。对ZGX110和ZGX310合金进行应力松弛试验,研究表明,软化初期（即屈服平台处）ZGX110合金内具有大量的预存可动位错,因此软化速率较高,而软化后期因ZGX310合金具有较高加工硬化率导致软化驱动力增大,软化速率较高。