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作为最轻的常用工程合金,镁合金广泛应用于航空航天和汽车领域。向Mg-Al系合金加入Ca能提高铸造性能,减小晶粒尺寸。Mg-Al-Ca合金中含有的热稳定金属间化合物对镁合金的性能有很重要的影响。本论文以四种高Ca/Al质量比(约为1)的Mg-Al-Ca合金(Mg-2Al-2Ca、 Mg-3Al-3Ca、Mg-4Al-4Ca、Mg-5Al=5Ca)为研究对象,通过半连续直接水冷铸造技术制备这四种合金,采用挤压工艺提高材料的性能,研究挤压工艺对合金微观组织、力学性能的影响和挤压态合金的超塑性现象与机理,得到以下主要结论：铸态镁合金具有二次相分布于晶界的枝晶结构。Ca能很好地细化晶粒,Al和Ca元素含量越多,二次相含量越多,铸态合金晶粒越细小,四种合金中Mg-5Al-5Ca的晶粒最小。合金中的相组成经鉴定为a-Mg+大量Al2Ca+少量Mg2Ca。经过挤压,四种Mg-Al-Ca合金的晶粒得到细化,二次相也被细化为更小的粒子。挤压态Mg-3Al-3Ca的强度最高,屈服强度和抗拉强度分别为303MPa和333MPa,伸长率为4.3%。挤压工艺使得Mg-3Al-3Ca的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别提升了168.1%,168.5%,26.5%。Mg-2Al-2Ca的断裂韧性最好,Kq值为15.32MPa·m1/2。在250℃、300℃、350℃和400℃温度,3.6×10-3S-1和3.6×10-4S-1应变速率下对合金进行超塑性拉伸实验,四种合金在400℃时表现出很高的伸长率,Mg-5Al-5Ca在400℃时3.6×10-4S-’应变速率下获得最大伸长率572%,这归因于促进晶界滑移(GBS)的晶粒细化效果。利用本构方程,计算得到合金的m值和Q值。Mg-2Al-2Ca、Mg-3Al-3Ca、 Mg-4Al-4Ca和Mg-5Al-5Ca合金的应变速率敏感指数m的平均值分别为0.181,0.209,0.420,0.489,超塑性变形激活能Q的值分别为1476 kJ·mol-1,139.1 kJ·mol-1,100.2 kJ·mol-1,87.1 kJ.mol-1。因此,Mg-2Al-2Ca和Mg-3Al-3Ca的超塑性变形机制为晶格扩散协调的位错攀移控制的蠕变机制(DL-DCC), Mg-4A1-4Ca和Mg-5Al-5Ca的超塑性变形机制为晶界扩散协调的晶界滑移机制(Dgb-GBS)。对于M g-5Al-5Ca合金,大部分高温稳定相A12Ca粒子尺寸为80nm,对晶粒长大的抑制作用强烈,在晶界滑移时协调变形,因此在四种合金中具有最好的超塑性。