镁合金是目前密度最轻的金属结构材料之一。其在电子产品、交通运输、航空航天等领域有着广阔的前景。然而目前镁合金的实际应用与其优异的性能所能达到的预期还有较大的差距,这主要是因为镁合金作为结构材料强度仍然较低。而Mg-Gd系合金是镁合金中强度最高的体系之一,对其成分和制备工艺优化是提高性能最有效的方法。基于以上背景,本文选择Mg-Gd系合金作为研究对象,通过添加Sm以及Zn元素,并采取不同的变形和热处理工艺,最终制备出超高强镁合金,并系统地探索在加工过程中合金微观结构对其室温以及高温下强度的影响。主要的研究内容以及结果如下:（1）研究了 Mg-14Gd-1.5Zn-0.5Zr（wt%）合金在不同挤压参数下（IE360,IE420,DE360）的再结晶比例、相组成以及强度性能。三种挤压态合金都呈现双峰结构,有着较强的＜1010＞丝织构。但DE320样品再结晶程度最低,再结晶晶粒最细小,呈现更明显异构结构;强度性能测试结果表明该样品的屈服强度和延伸率都高于其他两种挤压样品。时效后,该样品也表现出更好的时效强化效果,大幅提升了合金的强度,拉伸屈服强度达到462MPa。它的强化机制主要归因于细晶强化、织构强化以及析出强化。此外通过冲压以及时效的方式在固溶态Mg-Gd-Zn-Zr合金的{1012}孪晶上得到了新型析出相,通过原子分辨率的HAADF-STEM发现由于BP面以及倾斜对称孪晶界上额外的应变会导致Gd\Zn原子的宽区域偏聚,从而最终形成新的界面析出相。通过进一步的分析,得到了两种界面析出相的结构,一种是具有单斜结构的βTB’相;另一种则是具有四方结构的βTB相。新型的孪晶界析出相有效地提升了时效强化的效果,并最终相比于初始固溶态有着66.5%的屈服强度提升。（2）研究了 Mg-14Gd-xSm-0.5Zr（GS14K）合金（x=0,0.5,1,1.5）在不同挤压参数下（IE360,IE420,DE320,DE360）的织构、动态析出相、时效析出相情况以及合金的强化机制。四种挤压条件下的合金都具有混晶组织。未再结晶区域主要表现出ED//＜1010＞的强纤维织构,而细小的再结晶区则呈现出稀土织构,如＜112 1＞以及＜11 2 2＞织构。对于DE320以及DE360系列合金来说,Sm元素的添加可以促进未再结晶区动态析出相的析出,但同时减弱了后续时效过程中的时效强化效果。随着Sm含量的增加,再结晶区的体积分数也会相应的增长。而对于IE360以及IE420合金来说,由于预热阶段生成的大量的β相,在挤压过程中起到了颗粒刺激形核机制的作用,合金内部的再结晶区的体积分数很高,从而使得Sm元素本身对再结晶过程起到的作用较小。此外,Sm含量越高,挤压态合金的屈服强度也越高。然而在后续的时效过程中,Sm含量与时效强化效果呈现负相关。四种挤压方式下的合金按时效强度提升的增量从小到大以此为:IE360,IE420,DE320,DE360。时效强度增量的差异主要来自于时效前Mg基体中溶质原子浓度的差异。对比发现DE320条件下的GS141K合金强度最高,其拉伸屈服强度、抗拉强度、延伸率分别为495 MPa,519 MPa,2.9%。GS141K合金的强化机制主要为晶界强化、弥散强化以及固溶强化。（3）研究了上述四种挤压条件下的Mg-14Gd-1 Sm-1.5Zn-0.5Zr挤压态合金的再结晶比例、晶粒尺寸以及强度性能情况。四种挤压态合金都为混晶结构,其中IE360的再结晶体积分数最高,达到了 72%,平均晶粒尺寸最小,为1.63 μm。合金的再结晶区晶粒取向都是随机的,织构强度很弱,而未再结晶区对于合金整体的织构强度则占据着主导地位。在四种挤压条件下,IE360合金的拉伸屈服强度最高,达到了 399MPa。同时无论是差温挤压还是等温挤压,屈服强度都随着挤压温度的降低而提高。（4）研究了 Sm元素的添加对Mg-Gd-Zr合金内部β相析出以及对高温热压缩力学行为的影响。发现Sm元素的添加扩展了 Mg-Gd-Zr合金中β相的析出温度范围。在300℃以及350℃下对保温不同时间的G14K以及GS142K合金进行的热压缩实验中,随着保温时间的延长,合金的再结晶软化作用会增强,并逐渐超过加工硬化的作用,而这归因于β相含量的增多。300℃下热压缩时GS142K合金在不同温度下的屈服强度要比G14K合金高60MPa左右,而350℃下热压缩时则是高出30 MPa左右,且随着保温时间的延长,差值都会有一定的降低。此外,高温下合金的塑形变形方式主要是晶界滑动。G14K以及GS142K合金晶粒内部析出的β相可以承载并转移一部分载荷,从而提高合金的强度性能。