镁合金具有低密度、高比强度等优点,在汽车、航空航天和生物等领域受到广泛的关注。但是,由于镁合金为密排六方晶体结构,在加工过程中易形成强基面织构,导致常见的变形镁合金（例如:Mg-6Zn-0.5Zr,ZK60）室温成形性较差。近年来研究发现,在低Zn含量的Mg-Zn-Ca系合金中,Ca元素加入可以形成沿TD方向分裂的弱织构组织,有效提高镁合金的成形性。然而,低Zn含量的Mg-Zn-Ca系合金由于缺乏强化相,往往导致较低的强度。目前,提高Zn含量是一种有效提高Mg-Zn-Ca系合金强度的策略。但是,在高Zn含量的Mg-Zn-Ca系合金中,Zn和Ca元素倾向形成粗大的Ca2Mg6Zn3相,降低Zn和Ca元素的溶质拖拽作用,导致形成强基面织构;同时,也会引起局部变形、脆化以及晶粒尺寸粗化,显著降低力学性能。因此,在高Zn含量Mg-Zn-Ca系合金中实现强塑性同时提高仍然是一个巨大的挑战。综上所述,本文以高Zn含量Mg-6Zn-0.2Ca（ZX60）合金为研究对象,基于控制轧制以及微量Y合金化,实现均匀细晶以及弥散分布第二相协同控制,突破高合金组织控制难题;提出基于多道次温轧的ZX60合金弱织构调控新方法,并通过预变形时效处理实现了弱织构合金高强度;研究了高Zn含量挤压Mg-6Zn-0.4Mn-0.3Al-0.2Ca（ZMAX6000）合金第二相析出行为与强化机制,获得了优异的室温和高温强度。本文针对高Zn含量Mg-Zn-Ca系合金细晶组织调控、弱织构形成机制、时效析出及力学性能等方面进行了深入研究,为新型高性能镁合金板材开发和组织可控制备提供了借鉴。本文的主要研究内容和得到的主要结论如下:（1）优化了ZX60合金细晶组织调控工艺。采用亚快速凝固+预变形+梯度固溶+多道次轧制的制备方法,有效地解决ZX60合金中晶粒和Ca2Mg6Zn3共晶相尺寸粗大的问题;揭示了细晶组织以及弥散分布第二相的形成机制,同时获得较高的强度和塑性（屈服强度（YS）、抗拉强度（UTS）和断裂延伸率（δf）分别为～235 MPa、～315 MPa以及～20%）;该工艺有助于开发具有优异力学性能且在工业上可以广泛应用的高Zn含量Mg-Zn-Ca系合金。（2）研究了Y元素对ZX60合金细晶组织、析出相演化、室温及高温力学性能的影响规律。发现Y原子可以通过置换固溶Ca2Mg6Zn3相中的Ca元素,增加Ca2Mg6Zn3相的数量密度并细化其尺寸,解决了轧制&退火过程中Ca2Mg6Zn3相粗化的现象;揭示出引入高热稳定性且细小的Ca2Mg6Zn3相（～130 nm）是使合金晶粒尺寸细化（～2.5μm）的主要原因,有助于获得较高的室温性能（YS、UTS和δf分别为～260MPa、～331 MPa以及～24%）。（3）研究了基于多道次温轧的ZX60合金弱织构形成与调控机制。发现经过多道次温轧后,ZX60合金可以形成细小的晶粒尺寸（～5μm）以及沿TD和RD方向分裂的弱织构组织（～5.4 mrd）,有助于获得较佳的成形性;揭示了弱织构的形成机制主要是由于二次孪晶诱导再结晶晶粒形核,同时Zn和Ca元素的晶界偏聚作用抑制了再结晶晶粒择优生长,实现了细晶组织协同弱织构控制。（4）研究了预变形对弱织构ZX60合金时效析出行为的影响。经过预变形处理后的ZX60合金具有较为明显的时效硬化响应（160°C/2 h,硬度值从～70 HV提升到～86HV）,解决时效过程中由于Ca2Mg6Zn3相粗化带来的时效响应低的不足;阐明预变形引入的位错等晶体缺陷可以促进Zn和Ca溶质原子的扩散,并作为析出相的形核位点,有助于在时效过程中析出大量细小且均匀分布的Mg Zn2相（～17 nm）以及Ca2Mg6Zn3相（～64 nm）,从而获得较高的力学性能（YS为～267 MPa、UTS为～333 MPa）。（5）研究了挤压ZMAX6000合金第二相析出行为及强化机制。发现挤压后直接时效（T5）具有产生快速时效响应（170°C/5 h达到峰值）,揭示其机制为挤压过程中形成的Al8Mn5相促进了纳米Mg Zn2相时效析出,增强析出强化效果;发现固溶时效（T6）态合金具有优异的室温性能（YS、UTS分别为～323 MPa和～351 MPa）,主要源于时效析出大量纳米Mg Zn2（～5 nm）以及Ca2Mg6Zn3（～31 nm）相阻碍位错滑移;同时T6态合金还具有优异的高温强度（在100°C下拉伸,UTS为～268MPa）,主要原因为引入热稳定性高的Al8Mn5以及Ca2Mg6Zn3相,增强对晶界的钉扎作用,有效抑制晶界滑移并阻碍晶粒粗化。