Ca作为改性添加元素，有效改善镁合金组织和性能，相对于稀土元素，Ca的成本低廉，应用范围更广。本文通过对ZM21镁合金添加不同质量百分比的Ca元素，得到ZM21+x％Ca(0，0.2，0.4，0.8，1.6)系列合金，研究Ca的添加对ZM21镁合金组织和性能的影响规律及作用机理，获取低成本的高塑性镁合金成分配比，本文还研究了Ca的添加对ZM21合金热塑性变形过程及组织的影响，分析再结晶过程中若干特征值及其与变形组织的关系，为优化镁合金的热变形工艺提供理论依据。结果如下:　　 ZM21合金中添加Ca元素可有效细化合金的铸态组织。当Zn/Ca原子比大于1.2时，只形成Ca2Mg6Zn3相;Zn/Ca原子比小于1.2时，形成Mg2Ca相和Ca2Mg6Zn3相。Ca2Mg6Zn3相以颗粒状分布于晶粒内部，或者以长条状沿晶界连续析出;Mg2Ca相以长条状沿晶界析出。　　 合金经350℃挤压后，形成细小的、等轴的再结晶晶粒。合金中第二相的种类在挤压后未发生改变，形貌和分布发生了变化。沿晶界分布的长条状Ca2Mg6Zn3相在挤压过程中破碎，弥散分布于新的晶界、晶内，增加动态再结晶形核的质点，同时能有效阻碍再结晶晶粒的长大。Ca的添加显著提高挤压态ZM21合金的延伸率δ、屈服强度σs，对抗拉强度σb影响不大。ZM21+0.4％Ca是挤压态综合力学性能最好的合金，其屈服强度σs可达到200MPa，同时延伸率δ较高，接近20％，抗拉强度σb在265MPa左右。细晶强化以及基面织构弱化都影响挤压态ZM21+x％Ca(x=0，0.2，0.4，0.8，1.6)合金塑性的提高，其中细晶强化作用更为显著。　　 由真应力-真应变曲线可知，ZM21及ZM21+0.4％Ca合金在热压缩过程中均呈现动态再结晶的特征;采用包含Arrhenius项的Z参数法构建ZM21及ZM21+0.4％Ca合金在热压缩过程中本构方程，分析了峰值应力σp变形温度T、应变速率ε三者之间的关系。结果表明，本构方程的预测结果与实验结果在试验所选取的中等变形温度、中等变形速率下吻合较好。另外，采用动态材料模型(DMM)分别构建了ZM21、ZM21+0.4％Ca镁合金的热塑性加工图，由图表明，ZM21+0.4％Ca合金在低温低速、高温高速下变形时易出现流变失稳区。　　 Ca的添加阻碍动态再结晶的发生，增大了发生动态再结晶的临界应变εc，从而提高再结晶形核动能，结合Ca2Mg6Zn3相有钉扎晶界的作用，细化变形合金的组织。建立了临界应变εc与Z参数之间的定量关系，表明ZM21和ZM21+0.4％Ca合金动态再结晶发生的临界变形量εc随着应变速率的增大而增加，随变形温度的增加而降低。