镁是目前最轻的结构材料,其密度大约是钢材的23%,铝合金的66%。此外,镁合金还具有高的比强度,比刚度,良好的阻尼减震性,以及优异的切削加工性。然而,镁合金在室温下塑性很低,耐腐蚀性能较差,这些缺陷都极大的限制了镁合金的使用。大量文献报道添加稀土元素可以很好的改善镁合金的上述缺陷。相比于传统镁合金,稀土镁合金室温下具有较高的延伸率。此外,大部分稀土元素在镁中拥有较高的固溶度;通过适当的时效处理,稀土镁合金可以拥有较高的强度。因此开展对稀土镁合金高强高韧机理的研究十分必要。本课题通过对原始Mg-5.4Gd-1.8Y-1.5Zn（wt.%）稀土镁合金铸坯进行等温多向锻与热轧,系统分析了热加工过程中不同工艺参数对材料组织及力学性能的影响。由于原始铸坯中没有添加Zr元素,因此铸锭中晶粒组织粗大。不同再结晶比例的多向锻锻坯在轧制后原始大晶粒与再结晶小晶粒的力学性能,取向分布是不同的。因此这相当于两种不同材料的层状复合材料,而不均匀组织使得其力学性能也大不一样。实验中通过控制单一变量准则（锻造道次,轧制压下量,轧制速度以及不同热处理工艺参数）制备了综合性能较好的退火态稀土镁合金板材,其抗拉强度为295 MPa,延伸率达到19%左右。此外,文中还分析了不同再结晶比例的晶粒组织对材料力学性能的影响。实验发现在轧制过程中未再结晶部分大晶粒相比于再结晶小晶粒更易发生转动生成基面织构,这些基面织构大晶粒可以很好的提高板材的强度。然而,由于大晶粒的存在使得板材变形不均匀诱发应力集中,这降低了材料的塑性。因此,在这个矛盾关系中存在一个平衡点:文中发现当6道次锻坯轧制后,其晶粒尺寸比例以及织构分布使得其综合性能最佳。通过原位表征实验,本课题从3个方面对稀土镁合金里的应变调节机理进行了分析:（1）位错在相邻晶粒间的滑移转移;（2）位错在不同取向晶粒内的分布及取向相关性;（3）位错诱导孪晶过程中的应力演变。稀土元素的添加避免了镁＜c+a＞位错的有害分解;并且稀土元素可以减少基面与锥面滑移系开动的临界剪切应力差。相比于传统镁合金,锥面滑移系的开动使得稀土镁合金的变形行为呈现出不同特点。原位拉伸测试表明Mg-Gd-Y-Zn稀土镁合金中的滑移转移（slip transfer）类型主要涉及基面-基面位错以及基面-锥面位错。几何因子m′值与宏观Schmid因子之和的乘积可以作为基面-基面位错滑移转移的阈值曲线。而对于锥面位错来说,m′值与Schmid因子之和的乘积结果数据散乱,这表明锥面位错晶粒内的应力状态偏离单向拉伸应力。基于Nye位错张量的几何必须位错密度结果表明在变形开始时基面位错的分布符合Schmid因子定律,即在Schmid因子较高的晶粒内基面位错比较容易开动。而在变形后期,基面位错在硬取向晶粒内密度较高。锥面＜c+a＞位错与晶粒取向之间呈弱相关性,锥面位错倾向于在硬取向晶粒里开动。原位高分辨EBSD揭示了位错滑移对相邻晶粒里孪晶开动的影响;开动的孪晶系与滑移系之间的Luster-Morris m′指数很高。孪生过程中,孪晶面上的切应力一直处在一个动态的过程。在孪晶的扩展阶段有时甚至可以观察到负的切应力。此外,孪晶在形核阶段的局部Schmid因子值是最大的;在之后的变形中局部Schmid因子值逐渐变小。相比于未开动孪晶,开动孪晶系具有最大的局部Schmid因子值。当孪晶的局部施密特因子与m′值相乘的结果位于阈值曲线上方时,滑移诱导孪晶现象发生。