镁合金作为一种轻量化材料是目前实际应用中最轻的结构材料，由于镁储量丰富且利于回收，在汽车工业、航空航天工业以及国防军事等领域都具有广阔的应用前景。准晶是1984年Shechtman等首先在快速凝固的铝锰合金里发现的一种新的第二相物质，具有旋转对称性但不具有平移周期性的新结构，由于其特殊的晶体结构而具有许多晶体材料所不具备的优异性能。本研究中通过添加不同含量的Zn和Gd合金元素制备出了具有不同准晶含量的Mg-Zn-Gd基原位自生准晶增强镁合金，对准晶增强镁合金的组织与性能、纳米准晶的形成机制及其强韧化与织构随机化的作用机理等方面进行了系统的研究。为了制备出具有不同准晶含量Mg-Zn-Gd合金，根据准晶相近似成分Mg30Zn60Gd10（at.%，Zn/Gd=6），在保证Zn/Gd原子比不变的情况下设计了三种不同合金成分含量的试验研究合金，成分分别为： Mg-1.5Zn-0.25Gd，Mg-2.4Zn-0.4Gd以及Mg-3.6Zn-0.6Gd（at.%）。首先，对三种试验合金铸态试样及经400℃×8小时处理后的试样（T4态）进行组织和力学性能表征，研究了准晶相含量对铸态及T4态合金的组织和力学性能的影响规律；其次研究了铸态合金热压缩变形行为并建立了Mg-Zn-Gd准晶增强镁合金的本构方程，并研究了变形过程中的纳米准晶相的析出行为及变形过程中的织构演变，探讨了纳米准晶相的形成机制以及纳米准晶相的析出与织构随机化之间的关系，分析了纳米准晶织构随机化机理；在此研究基础之上，再对试验合金进行了不同工艺下的热挤压加工，研究了挤压工艺对组织和性能以及织构的影响，特别是挤压工艺对挤压态合金中纳米准晶析出相含量的影响，建立了成分-工艺-纳米准晶含量之间的定性关系，并对纳米准晶析出相与镁基体之间的位向关系及界面原子匹配进行了精细研究，揭示了纳米准晶的强韧化机制；进一步对挤压态合金高温拉伸过程中的组织演变进行系统的透射电镜观察与研究，揭示了挤压态合金在200℃高温拉伸过程中具有优异塑性的根本原因以及变形过程中准晶相的开裂和与位错的交互作用情况；最后提出了低温二次连续挤压新工艺，采用该工艺试制了高性能的镁合金挤压材料。主要的研究结论如下：对三种试验合金的铸态及T4态组织及性能的研究。证实了铸态合金中的第二相主要是准晶相，此外，合金中还含有少量的W相及Mg-Zn相等晶体相，并且随着合金成分含量的增加合金中的准晶第二相含量逐渐增加，试样的硬度、强度也逐渐增加但是延伸率逐渐下降。晶界处分布的树枝状大尺寸准晶相与基体之间局部存在[1120]Mg∥[2-fold]I-phase，(0001)Mg∥(5-fold)I-phase的位向关系且界面原子匹配良好。铸态试样经过400℃×8小时T4处理后，树枝状大尺寸准晶相的形态基本不变，证明了准晶相具有高的热稳定性，但是均匀化处理后基体内析出了一定量的Mg-Zn-Gd晶体第二相。由于树枝状准晶相的尺寸较大，在受力变形的过程中容易引起应力集中造成材料过早失效，并沿着准晶相与基体的界面开裂。建立了合金热压缩变形本构方程，并研究了变形过程中纳米准晶相的析出机制及其对变形后织构的影响。铸态的Mg-1.5Zn-0.25Gd合金试样在200℃-350℃的温度范围内以及应变速率在0.001s-1-1s-1范围内变形的条件下的变形本构方程为：=1.96×109exp（0.1410053255σ）exp（-22576.189229/T）。铸态试样中存在平行于基面生长的Mg4Zn7相，热压缩变形的过程中纳米准晶相通过形核与长大的方式析出，可以是在固溶体中均匀形核也可以依附Mg4Zn7相薄片异质形核并长大。Mg4Zn7相与镁基体及纳米准晶相之间的位向关系如下：[110]Mg∥[107]Mg4Zn7∥[2-fold]I-phase。随着挤压温度的升高或者应变量的增加都有利于本试验合金的织构弱化。纳米准晶相在再结晶之前就可以在试样中形核并长大析出，并对随后的塑性变形过程中再结晶形核存在影响，从而实现变形织构的弱化。获得了纳米准晶相析出工艺调控手段。（1）采用高合金成分含量的试样进行较大的应变量的变形。对400℃×8小时T4处理后的试验合金试样在250℃进行了挤压比为6:1和挤压比25:1的挤压加工，对挤压后的组织、性能及织构进行了表征。试验结果表明合金成分含量和挤压比的增加都能使得挤压后的试样中具有更多的纳米准晶析出相，因而能够得到更优异的力学性能和更随机化的织构。当挤压比为6:1时，由于织构随机化效果不够明显，使得织构对合金的力学性能影响较大，随着合金成分含量的增加材料的屈服强度逐渐下降；当挤压比为25:1时，织构得到了弱化，细晶强化和准晶第二相强化占主导地位，所以随着合金成分含量的增加材料的屈服强度及拉伸—压缩屈服对称性均逐渐提高。（2）采用较低的温度直接对铸态试样进行热—塑性变形加工。对比分析了挤压前是否经过T4处理以及挤压温度对挤压后组织和性能的影响关系。试验结果表明：挤压前不进行T4处理时合金挤压后形成多形态组织（multimode microstructure），合金中析出大量的椭球形纳米准晶相，合金的强度和塑性均相对于T4处理后的合金来说具有大幅度的提高，而升高挤压温度至400℃时挤压后的合金试样由于形成的再结晶等轴晶粒尺寸较为粗大，相对于250℃挤压后的试样来说强度下降，延伸率略有上升，织构略有下降。通过对挤压态试样进行宏观织构和微观织构分析证实再结晶可以弱化合金的织构，主要是通过ED//[1120]织构组份转变为ED//[1010]织构组分来实现，同时当形成多形态组织结构的时候，变形晶粒区由于未发生再结晶而存在很强的基面织构，再结晶等轴晶粒区域具有弱的织构并存在细晶强韧化的效果及第二相强化效果，使得合金具有良好的性能。分析了挤压后试样在200℃和350℃两种不同退火温度下退火处理后的组织、硬度及拉伸性能，结果显示挤压后退火处理过程中可能由于第二相析出较少而时效硬化效果不明显，但退火会对合金的延伸率的提高具有一定的贡献，同时铸态直接挤压后的试样由于组织稳定性最差而最容易产生退火时再结晶晶粒长大，400℃高温下挤压后的试样退火时组织稳定性最好。对挤压后试样高温拉伸过程中的组织演变、纳米准晶相与基体之间的位相关系及其与位错之间的交互作用、纳米准晶相中的缺陷产生与扩展行为进行了研究。纳米准晶相与基体之间存在特定位向关系([1120]Mg∥[2-fold]I-phase，(2-fold)I-phase∥(0001)Mg，(5-fold)I-phase∥(0111)Mg)，且纳米准晶相和基体之间的界面原子间存在共格关系。铸态试样中的粗大的准晶相在挤压过程中会破碎成微米尺度的颗粒相分布于合金基体内且准晶相表现为脆性开裂；粗大的准晶相在破碎的过程中主要是沿着2-fold面开裂，但为了协调变形也会出现准晶相部分区域的开裂沿着3-fold和5-fold面；变形过程中位错可能主要是以攀移的方式绕过微米尺度的准晶体第二相颗粒。在200℃高温拉伸变形的过程中，随着应变量的增加，会在合金基体内析出5-20nm尺度范围内的弥散分布的纳米颗粒相，从能谱成分分析的结果来看，这些大量析出的纳米颗粒第二相为Mg-Zn相。变形的过程中，当应变量比较大时，试样中的纳米准晶相颗粒内部也会由于应力的作用产生缺陷，裂纹的扩展沿着二十面体的棱边进行。试样中的准晶相在变形应变量很大的时候还可能会转变为MgZn3Gd或W和W’等晶体相，形成的W和W’晶体相与基体之间存在如下位向关系：[001]W’∥[001]W∥[7253]Mg。在200℃高温拉伸断裂时试样中出现了大量非基面滑移位错，这些非基面滑移的开动使得合金表现出良好的塑性，并且在拉伸至断裂的试样中存在由位错塞积形成的小角度晶界——亚晶界，这些小角度的晶界的形成可能是断裂的先兆。提出了低温二次连续挤压工艺。100℃低温下传统挤压后的试样晶粒尺寸细小，并具有很高的屈服强度（屈服强度可达到417MPa），延伸率约8.3%；二次连续挤压后的试样相对于传统挤压后的试样来说，虽然试样具有更强的基面织构,但其强度(423MPa)和延伸率(9%)均能得到进一步的提高。