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镁合金作为目前最轻的商用金属结构材料，具有高的比强度、比刚度，良好的机加工性能等优点，已在航空航天、轨道交通、电子通讯等领域得到了一定程度上的应用。但因缺少有效的强韧化相，其强度较低，塑性较差，难以满足承载零件的力学性能要求。即使较成熟的商用Mg-Zn系合金，目前仍主要应用于一些非承载结构件。而添加了稀土元素的Mg-RE-Zn合金，除了具有良好的固溶强化和时效强化效果外，通过合理地调控Zn和RE元素含量比，可得到长周期有序堆垛(LPSO)相。该相具有高硬度、高的弹性模量、高的热稳定性以及与基体共格的相间界面等特点，可显著提高合金的强度和塑性，展示出优异的综合力学性能。本研究以Mg-Zn镁合金为基础，通过添加不同类型的稀土元素，设计并制备了Mg-RE-Zn系变形镁合金。其中RE为Y、Er、Gd稀土元素两两配合添加，从而获得了Mg-Er-Y-Zn系、Mg-Gd-Y-Zn系、Mg-Gd-Er-Zn系镁合金，以研究合金元素、挤压工艺、热处理等对LPSO相的结构特征、形成、演变、形貌及其力学性能的影响，以期通过对LPSO相的结构类型、析出形貌、分布状态以及其与其他相的配合等方面的调控，获得具有优异综合力学性能的高强变形镁合金。首先，我们研究了挤压工艺对于Mg-5Y-5Zn-0.6Zr (wt.%)合金中LPSO相形貌及其力学性能的影响。通过提高挤压比可使LPSO相得到破碎和弥散分布，即使在较高的挤压温度下，也可得到细小的再结晶晶粒。弥散的LPSO相和细小的晶粒显著提高了合金强度，表现出优异的综合力学性能：抗拉强度(UTS)=412MPa，屈服强度(UTS)=380MPa，延伸率(δ)=11.2%。其次，我们研究了不同Zn含量对Mg-9Er-6Y-xZn-0.6Zr(x=1～4, wt.%)系列合金中相组成及其力学性能的影响。随着Zn含量的增加，体心立方结构的颗粒状Mg24(Er,Y, Zn)5相在不断减少，18R型LPSO结构的块状Mg12Zn(Y, Er)相不断增多。与Mg24(Er,Y, Zn)5相相比，Mg12Zn(Y, Er)相可展现出更好的强韧化效果。但是由于过量的Zn含量而引入的大量粗层片状LSPO相，反而会恶化合金的塑韧性。再次，我们研究了不同Zn含量对Mg-9Gd-6Y-xZn-0.6Zr(x=1～4, wt.%)系列合金中相组成及其力学性能的影响。随着Zn含量的增加，Mg5(Gd,Y,Zn)相和层片状LPSO相在不断减少，14H型LPSO结构的块状Mg12Zn(Y, Gd)相不断增多。挤压后，基体中大量扭曲的层片状LPSO相使得合金(Zn含量1.6wt.%)的抗拉强度达到400MPa，屈服强度达到330MPa，但延伸率仅为3.2%，随着Zn含量的增加，合金基体中的大量层片状LPSO相减少，块状LPSO相增多，合金强度呈下降趋势，塑性却得到改善。另外，我们研究了热处理对Mg-9Gd-xEr-1.6Zn-0.6Zr (x=1～4, wt.%)系列合金中LPSO相的形成演变及其力学性能的影响。在铸态合金的组织中均无LPSO相，第二相仅为(Mg,Zn)3(Gd,Er)相。合金在400℃~515℃之间热处理后，(Mg,Zn)3(Gd,Er)相可转变为14H型LPSO结构的块状Mg12Zn(Gd, Er)相，并在晶粒内部析出大量平行排列的14H型LPSO结构的层片状相。原始晶界处的块状LPSO相可使挤压态合金得到大量等轴晶粒，获得较好的韧化效果；而原始晶粒内部析出的层片状LPSO相可使挤压态合金得到大量细长条状晶粒，获得较好的强化效果。最后，我们从以上各系列合金中，选取可获得高强度的合金成分，以Mn作为晶粒细化元素，挤压制备了Mg-9Gd-6Y-1.6Zn-0.6Mn (wt.%)合金。该挤压态合金在200℃下可呈现明显的时效硬化现象，并可在时效50h后达到最高的抗拉强度496MPa，屈服强度322MPa，延伸率9.7%，表现出优异的综合力学性能。时效态合金能获得如此高的强度，其原因主要源于析出于镁基体柱面并与基体共格的大量凸透镜状β’相以及弥散分布于晶界处的小块状的LPSO相。