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本文以开发高性能变形镁合金为研究背景，为了提高Mg-Zn-Mn系高锌变形镁合金的强韧性，扩大其应用范围，在已有研究成果和存在问题的基础上，从组织和性能的控制上着手，作者采用合金化改性的方法在Mg-Zn-Mn合金中单独添加Sn和Ce。首先全面研究了Mg-Zn-Mn-Sn合金的热变形行为、时效行为、显微组织及力学性能，表征了各种时效析出相的形态和晶体学特征，并揭示了时效过程中组织的演变进程；然后系统研究了Ce含量及热处理对Mg-Zn-Mn合金组织和力学性能的影响，确定了稀土相特性和种类；最后探讨了Mg-Zn-Mn-Sn和Mg-Zn-Mn-Ce系合金中Mn元素的作用。铸态Mg-Zn-Mn合金添加Sn后，其铸态组织由(α-Mg+Mn+Mg7Zn3)组成变为由(α-Mg+Mn+Mg7Zn3+Mg2Sn)组成，Mg2Sn相作为共晶相分布于晶界，此外Sn的添加对铸态组织有一定的细化作用。均匀化处理(330℃/12h+420℃/2h)对Mg-Zn-Mn-Sn合金中的Mg7Zn3共晶相的均匀化溶解很有效，但是对于Mg2Sn共晶化合物的溶解几乎没有作用。Sn添加后，挤压态组织由均匀的再结晶晶粒转变为混晶组织，并且Sn能明显细化挤压态晶粒，因此随着Sn含量增加，挤压态合金的抗拉强度σb和屈服强度σ0.2增加，当Sn添加量达到6%以后，σb和σ0.2才开始略有下降，同时延伸率呈现先增后减的规律，其中当添加1%Sn后，延伸率最优(13.19%)。合金元素Sn的添加对时效态合金的力学性能有明显影响。随着Sn含量的增加，σb和σ0.2总体呈抛物线式增加，δ逐渐降低，其中当Zn含量为6%时，“固溶+双级时效态”Mg-6Zn-1Mn-4Sn(ZMT614)合金具有最佳的力学性能，即σb、σ0.2和δ分别为390MPa、378MPa和4.16%；当Zn含量为8%，“固溶+双级时效态”Mg-8Zn-1Mn-4Sn(ZMT814)合金具有最佳的力学性能，σb、σ0.2和δ分别为416MPa、393MPa和4.1%。通过组织观察可知Mg-Zn-Mn-Sn合金在时效过程中主要析出三种析出相：β’1(MgZn2)杆状相、β’2(MgZn2)盘状相和不规则形状的Mg2Sn相，因此析出强化是时效态合金的主要强化方式。此外，相比单级时效，双级时效态的析出相更加细小弥散，因此双级时效态合金力学性能更优。通过采用优化的热处理工艺，150℃双级峰时效态(20h)ZMT614合金的σb和σ0.2高达411MPa和401MPa；240℃双级峰时效态(40min)ZMT614合金的力学性能与180℃双级峰时效(8h)态ZM61合金的力学性能相差不大。ZMT614合金在180℃等温时效过程中先后析出四类析出相：①在双级预时效阶段析出平行于0001基面的G.P.区，其只作为β’1杆状相的异质形核核心；②垂直于基体0001基面的β’1杆状相；③平行于基体0001基面的β’2盘状相；④不规则的β’(Mg2Sn)相，其直接均匀形核于基体中，大部分β’相析出相惯习面为基体0001基面，小部分β’相与0001基面成一定的角度，可能惯习面为基体锥面。根据时效显微组织的演变过程，可以得出Mg-Zn-Mn-Sn合金在180℃等温时效过程中可能的析出序列，即①在富Mn区(固溶时已析出α-Mn区域): α-Mn→β’1(MgZn2)→β (MgZn)；②在富Zn和Sn区(固溶时未析出α-Mn区域): SSSS→GP zones→β’1(MgZn2)→β’2(MgZn2)→β’(Mg2Sn)→(β (MgZn) and β (Mg2Sn))。利用Gleeble热模拟试验机对ZMT814镁合金进行了等温压缩试验，研究发现试验合金在等温压缩变形试验过程中存在稳态流变特征，并计算出合金在热变形过程中的材料常数为：变形激活能Q=251.67KJ/mol，应力指数n=13.91，平均应力因子α=0.00665MPa-1，A=3.4289×1024s-1，最后建立了合金的流变应力方程。此外研究了Ce含量对ZM71合金的显微组织和力学性能的影响。研究结果表明：①在合金中加入Ce之后，生成了Mg-Zn-Ce稀土相τ2相，具体为τ2(Ce(Mg0.5Zn0.5)10.1)和τ2(Ce2Mg53Zn45)；随着Ce含量的增加，τ2相的衍射峰强度不断增加，Mg7Zn3相的衍射峰强度不断减小，当Ce含量增加到2%时，Mg7Zn3相衍射峰几乎没有，说明此时合金主要由α-Mg基体、Mn相和τ2相组成；②Ce的添加对铸态组织有明显的细化作用；热挤压过程中，稀土τ2相能阻碍再结晶晶粒长大，细化晶粒；③Ce元素能够明显细化挤压态合金的组织，所以能提升力学性能，但添加量应控制在1%以内，其中ZM71-0.5Ce具有最佳的综合力学性能，σb、σ0.2和δ分别为318MPa、250MPa和13.6%；④稀土τ相的形成一方面严重降低了合金的MgZn相的时效强化效果，另一方面在拉伸过程中成为裂纹源，所以高锌含量的Mg-Zn-Mn-Ce元素不适合用时效处理来提升挤压态合金的力学性能。最后还研究了Mn元素对Mg-Zn-Mn-Sn和Mg-Zn-Mn-Ce的影响，发现Mn元素在两种合金中的存在形式和作用机制基本一致。结果表明：①Mn主要以单质相存在，对原有物相组成没有影响；②Mn的添加能细化合金组织；③均匀化、挤压和固溶处理时会析出α-Mn相，形貌主要有球状、棒状和规则多边形三类；④Mn的添加能显著提高挤压态和时效态的力学性能；⑤Mn元素在合金中的作用主要有：改善铸造性能、细化晶粒和异质形核核心等。