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镁合金具有密度低、阻尼减震能力强、电磁屏蔽性能好等诸多优点,在航空航天、交通运输以及消费电子等工业领域的应用日益广泛。基于开发低成本非稀土高强镁合金的目的,本研究选择Bi作为主要合金化元素,制备出Mg-xBi（x=2,4,6,8,10wt.%）二元合金,在此基础上,设计制备出新型Mg-8Bi-1Al-1Zn（wt.%,BAZ811）合金。利用电感耦合等离子发射光谱仪（ICP）、光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、电子背散射衍射（EBSD）、维氏显微硬度计和万能力学性能试验机等仪器对Mg-Bi二元合金和BAZ811合金进行表征和测试。系统研究了Bi元素添加对纯Mg组织和性能的影响以及BAZ811合金的微观组织特征及其与力学性能之间的关系。此外,对BAZ811合金,采用Gleeble 3500D热模拟实验机在变形温度523673 K、应变速率0.0110s-1条件下,进行等温热压缩实验,研究其加工性能。结果表明,随着Bi元素含量的增加,铸态二元合金中的柱状晶逐渐减少,等轴树枝晶的比例逐渐增多,晶粒逐渐细化,但枝晶间Mg3Bi2相逐渐粗化。经固溶处理和挤压变形后,B6、B8和B10合金都获得了几乎完全再结晶的微观组织,随着Bi含量的升高,二元合金的强度逐渐提高,延伸率先增大后减小。Bi元素在镁中可以有效细化晶粒,Mg3Bi2相发挥出微纳双尺度协同强化作用。BAZ811合金完全再结晶,具有较AZ31合金更加均匀细小的动态再结晶晶粒和更弱的基面纤维织构;微米级Mg3Bi2相被破碎后呈条状沿挤压方向断续分布,同时基体中弥散分布有大量尺寸为50-200nm的近球状或短杆状Mg3Bi2相。由于组织细化和微/纳双尺度第二相综合强化作用,挤压态BAZ811合金力学性能较商用AZ31合金有显著提高,其拉伸屈服强度,抗拉强度和延伸率分别达到291MPa,331MPa,14.6%,并且沿挤压方向其拉伸压缩各向异性不明显,表现出优异的综合力学性能。BAZ811合金在等温压缩变形过程中,其流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增加;该合金的平均热变形表观激活能为192.32kJ/mol;此外,建立了合金流变应力本构方程,并构建其加工图,结合微观组织分析,发现BAZ811合金在最佳变形工艺条件在573K-0.1 s-1附近。本文研究结果表明,Mg-Bi基合金在开发新型高强韧变形合金方面极具前景。