本文制备了Mg-4Al-1Si-xGd（x=0,1和2）合金,研究不同Gd含量对Mg-4Al-1Si-xGd（x=0,1和2）合金显微组织及力学性能的影响,同时进一步探索稀土元素Gd对Mg₂Si相的细化作用和机理。对固溶处理过的合金进行热挤压变形,研究Mg-4Al-1Si-xGd（x=0,1和2）合金在热挤压过程中的组织和力学性能的变化与Gd含量的内在联系。选取挤压后组织较为均匀且塑性最高的合金进行两道次的等通道转角挤压。探索Mg-Al-Si-Gd合金在组合变形过程中的微观组织演变规律和力学性能增强机理。揭示组合变形工艺对析出相的影响规律,阐明其对合金材料的力学性能变化的影响,揭示析出相和碎化的Mg₂Si相对变形镁合金的强化机制。研究结果表明,在Mg-4Al-1Si合金中引入稀土元素Gd后,可以在部分Mg₂Si相上生成新的颗粒状Si₃Gd₅相,使其由大尺寸鱼骨状变为短小杆状,含量较少的Mg₁₇Al₁₂相以孤岛状存在,并均匀地分布在基体中。Gd的添加并未在合金中生成Al-Gd相。Gd含量提高时,合金中出现较大尺寸的Si₃Gd₅相。此外,添加一定的Gd元素可以有效地提高合金的抗拉强度和伸长率,但是合金的屈服强度会有所下降。Gd含量为1wt%时,Mg-4Al-1Si-1Gd合金的综合力学性能较优,抗拉强度达到119.7MPa,屈服强度为62.3MPa,伸长率达到5.5%。挤压态Mg-4Al-1Si-xGd（x=0,1和2）合金发生了完全动态再结晶,均得到更细小的等轴晶粒,同时Mg₂Si相发生碎化并沿挤压方向呈条带状分布,但并未发现大量Mg₁₇Al₁₂相的析出。随着Gd含量的提高,Mg₂Si相体积分数逐步降低,合金晶粒尺寸逐步增大。挤压态Mg-4Al-1Si-xGd（x=0,1和2）合金的抗拉强度和伸长率先增加后减小,屈服强度则一直保持下降。当Gd含量为1wt%时,挤压态Mg-4Al-1Si-1Gd合金得到最优的综合力学性能,抗拉强度达到263.1MPa,屈服强度为180.6MPa,伸长率达到25.1%。对合金的拉伸断口侧面形貌进行观察,发现挤压态Mg-4Al-1Si合金塑性相对较差的原因主要是大量碎化的Mg₂Si相发生局部团聚,给裂纹的萌生和扩展提供了便利。结合热挤压和等通道转角挤压的组合变形可以促进挤压态Mg-4Al-1Si-1Gd合金晶粒进一步细化,并使第二相分布更为均匀。随着ECAP挤压温度的降低,合金晶粒更加细化,平均晶粒尺寸由4.68μm减小到2.20μm,且基体中析出大量Mg₁₇Al₁₂颗粒相,其平均尺寸仅为0.43μm,体积分数为2.33%。合金得到最优的力学性能,抗拉强度为293.8MPa,屈服强度为241.5MPa,伸长率达到30.1%。与挤压态Mg-4Al-1Si-1Gd合金相比,组合变形态合金均具有更高的强度,这主要归功于晶粒尺寸下降带来的晶界强化和大量析出并弥散分布的第二相的Orowan强化。在挤压态和组合变形态合金的断口形貌中都观察到Mg₂Si相附近存在微观空洞,一定程度上证明合金的断裂主要是由于Mg₂Si相和Mg基体形变能力存在差异,导致应力集中,形成裂纹,导致合金最终断裂。部分Mg₂Si相未完全破碎,并在拉伸过程中发生断裂,形成微裂纹,也是影响合金断裂的因素之一。