作为21世纪的绿色工程材料,镁合金拥有高比刚度、高比强度、可回收利用、优良的电磁屏蔽性能以及资源丰富等优点,在航空航天、汽车工业、3C产品以及国防等领域广受青睐。但镁合金因自身化学性质和物理结构存在一些致命短板,如绝对强度低,室温塑性差,高温性能较差,进一步限制了镁合金在工业和商用产业上的大规模应用。因此提高镁合金室温和高温强度,改善镁合金塑性及加工成形能力逐渐成为材料学者的目标。根据国内外研究报道表明,Mg-Sn-Zn-Al合金是实现开发低成本高性能耐热性镁合金的关键材料。因此,本文采用传统熔炼法成功制备了Mg-3Sn-5Zn-xAl合金,利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、电子背散射衍射技术（EBSD）、差示扫描热分析仪（DSC）、透射电子显微镜（TEM）和万能材料试验机等多种手段对合金的凝固过程、物相组成、微观组织演化和力学性能进行表征和测试,探究了不同Zn/Al质量比和多种热处理工艺对合金组织与性能的影响规律,揭示了合金强化机制和塑性变形机理,为设计和开发低成本高性能镁合金提供了理论支持。铸态TZ35-xAl合金组织均呈树枝状,随着Al的添加,枝晶间距明显细化,其中TZA353合金二次枝晶间距减小至20.2μm。合金第二相也由MgZn2/α-Mg共晶和Mg2Sn逐渐转变为准晶I相和Mg2Sn,并未发现β-Mg17Al12。同时,对合金凝固过程中各类第二相的析出顺序进行了详细讨论。铸态合金经均匀化处理后,树枝晶有向等轴晶转化的趋势,且Mg2Sn和准晶I相均表现出良好的热稳定性。TZ35-xAl合金经热加压变形后,组织由较完全的细小再结晶晶粒和沿挤压方向呈流线型分布的第二相组成,力学性能也表现出优良的强度与塑性平衡性。其中TZA351合金的抗拉强度和延伸率最高,分别达到340MPa和20.1%。EBSD结果显示,随着Al含量的增加,合金晶粒尺寸进一步细化,大多数晶粒C轴与挤压方向（ED）的夹角θ减小,基面滑移施密特因子值增加,基面织构弱化,有利于基面滑移的开启。而合金柱面滑移和锥面滑移施密特因子值变化不明显,均在0.4-0.5之间,但仍远高于基面滑移施密特因子,表明非基面滑移为合金在塑性变形时的主要变形方式。TEM结果表明,TZA353合金经热挤压后动态析出大量细小弥散分布的Mg2Sn、I相以及正交结构的φ相（准晶近似相）粒子,其中五次轴对称的I相粒子与α-Mg基体在界面处保持着一定位相关系,即{1011α//5f,但存在轻微约6°的取向差。这种经过严重塑性变形后保留下来的刚性界面对提高合金强度和成形性具有重要作用。研究发现330℃/12h+400℃/3h的双级固溶处理工艺效果优于400℃/6h的单级固溶工艺。人工时效的温度选择为180℃。挤压态TZ35-xAl合金经T5处理后屈服强度提升幅度明显高于T6态,而抗拉强度变化不明显,塑性则明显下降。原因在于T6处理后第二相沉淀强化效应并未补偿固溶处理后晶粒过分长大导致合金力学性能的下降。T5处理后TZA351合金表现出最佳的综合力学性能,屈服强度和抗拉强度分别达到240MPa和323MPa,延伸率为11.4%。与单级时效工艺相比,双级时效工艺明显缩短了合金到达峰值时效硬度的时间,表现出更佳的时效硬化响应。其中TZA353合金峰值时效硬度较单级时效态提升了 3.2HV,达到95.7HV。TEM结果显示,双级时效处理后,TZ35合金中主要强化相为晶内析出的长棒状β1’,同时发现少量短板状β2’依附于β1’析出,而较粗大的β-MgZn沿晶界处析出,并未发现在时效过程中析出的Mg2Sn。Al的添加显著地改变了析出相分布和形貌,并且对合金析出相尺寸有一定的细化作用。TZA353合金中β1’体积分数明显减少,同时呈不规则形貌的准晶I相弥散分布于基体中。TZA353合金显微硬度值高于TZ35可能是析出相体积分数的增加和尺寸细化的结果,同时Al元素的固溶强化作用也可能改善了合金力学性能。