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镁合金密度较低，是目前最轻的金属结构材料，并且其机械加工性能优良，减振性能、电磁屏蔽性能远优于铝合金，在当今交通运输轻量化、低排放的竞争潮流中有着很大的应用优势。目前，商业化镁合金中Mg-Al系合金的应用比较多，但该体系铸造合金强度不够高，可通过后续变形处理（挤压、轧制、锻造等）提高合金的强度与塑性。变形Mg-Al合金中的AZ80合金具有较高的强度与良好的塑性，是高强变形镁合金的典型代表，但其在更广泛的领域应用，特别是在承重件与传动件上的应用还受到强度上的限制。添加合金元素(例如稀土RE)是一种常见的改善合金组织并提高合金性能的有效手段，另外，变形工艺条件的优化也可进一步提高合金的强度。 因此，本论文工作以高强变形镁合金AZ80为研究对象，采用稀土元素作为合金化元素，探究稀土元素对AZ80铸造与挤压合金的微观组织与力学性能的影响，并分析其作用效果与作用机制，同时也系统研究了挤压工艺条件对该合金体系组织与性能的影响。本论文主要研究结果如下: (1)铸态AZ80合金中第二相有沿晶间分布的Mg17Al12相与块状Al-Mn相，其中Al-Mn相由立方体心Al8Mn5相、斜方六面体结构Al8Mn5相以及三斜晶系Al11Mn4相构成。时效后，AZ80合金中析出了三种Mg17Al12相，即非连续析出相(DP)，连续析出相(CP)，晶间析出相(IP)，其中DP相主导时效硬度峰值的出现。铸态AZ80合金的固溶强化不明显，固溶只提高了塑性，时效后合金屈服强度虽得到了明显提升，但塑性下降剧烈。 (2)直接挤压AZ80合金中Mg17Al12相呈带状并沿挤压方式分布，挤压温度影响其形态与含量。低温低速低挤压比合金具有较多的未再结晶区域，并且未再结晶区域内存在着亚晶、孪晶以及位错塞积，随着挤压温度的升高，挤压速度的提升，挤压比的增大，未再结晶区域面积逐渐减少直至消失。直接挤压AZ80合金的晶粒大小随挤压温度的升高而增大，随挤压速度的提高而增大，随挤压比的增大而增大，冷却方式对晶粒大小的影响并不显著。挤压温度的升高、挤压速度的提升以及挤压比的减小都会使直接挤压AZ80合金的织构强度减弱。然而，高温高挤压比合金织构比低温高挤压比合金织构更强，这是因为再结晶晶粒常规长大强化了织构。另外，冷却方式对织构变化影响不显著。在其它挤压条件相同情况下，直挤挤压AZ80合金的强度随挤压温度升高而下降，随挤压速度提高而下降，随挤压比增大而下降，冷却方式对力学性能影响不明显。其中低温低速低挤压比的直接挤压AZ80合金的具有最优的力学性能。直接挤压AZ80合金固溶处理后，均发生了完全再结晶，晶粒长大明显，织构强度显著下降，且时效后合金的力学性能与热处理前相比并未得到提高，反而出现了下降。 (3)在固溶挤压AZ80合金中，动态析出的Mg17Al12相以球状形态分布在再结晶晶界处，低温低速挤压时，析出的球状Mg17Al12相最多，球状析出的Mg17Al12相与基体无确定的位向关系。另外，在未再结晶区域内则析出板条状的Mg17Al12相(CP)。固溶挤压AZ80合金中的未再晶区域面积和晶粒大小随挤压工艺条件变化规律跟直接挤压AZ80合金相似，但织构方面略有不同。高温快速高挤压比合金的织构强度受到二次再结晶的影响，使其织构弱化。固溶挤压AZ80合金的力学性能随挤压工艺条件的变化规律与直接挤压AZ80合金相似，但固溶挤压合金的断裂延伸率较高，合金拉伸断口中无块状Mg17Al12相，且细小的Mg17Al12相分布也较分散，应力集中程度小，因而使其获得较高的塑性。 (4)添加稀土La的AZ80-xLa合金中第二相有Mg17Al12相、针状Al11La3相、斜方六面体结构的Al10Mn7La2相相以及四方体心结构的Al8Mn4La相。添加稀土Gd的AZ80-xGd合金中第二相有Mg17Al12相、块状Al2Gd相以及块状Al8Mn4Gd相。随着RE（La或Gd）元素添加量的增加，基质中生成的Mg17Al12相含量逐渐降低，RE相含量逐渐增加。固溶处理后，合金晶粒大小随RE添加量的增加而增大，这说明RE相对晶界迁移的阻碍作用不及Mg17Al12相。RE的添加对AZ80合金时效析出的Mg17Al12相有明显的抑制作用。单一RE添加的铸态合金断裂延伸率得到明显改善，这与RE的添加可以促进镁合金产生非基面滑移来提高塑性变形能力有关。添加RE的铸态AZ80合金经固溶时效后，可获得较高强度与适宜的断裂延伸率，其中AZ80-1.5La合金与AZ80-0.5Gd合金显示出较高的强度与塑性，综合力学性能优异。 (5)直接挤压AZ80-xLa合金在设定的挤压工艺条件下，均发生了完全的再结晶，晶粒大小随La添加量的增加，先减小后增大，但织构强度受其影响较小，变化不显著。直接挤压AZ80-xLa合金力学性能随La添加量的增加，先增加后降低，其中直接挤压AZ80-1.0La合金具有较高的力学性能。挤压工艺对固溶挤压AZ80-1.0La合金组织与力学性能的影响如下:低温低速挤压合金晶粒最小，Mg17Al12相析出量最多，未再结晶区域最多，织构强度最强，合金强度最高，随着挤压温度与挤压速度的提升，合金晶粒长大，Mg17Al12相析出量降低，未再结晶区域减少，织构强度减弱，合金强度降低。另一方面，La的添加可以降低镁合金的层错能，促进非基面滑移与孪生的发生，提高了合金塑性变形能力，使得添加La的固溶AZ80-1.0La合金可在更低温度进行挤压，并获得更优的力学性能。 (6)在设定的挤压工艺条件下，直接挤压AZ80-xGd合金再结晶程度并不完全，但Gd添加可以促进动态再结晶发生，弱化织构强度。直接挤压AZ80-xGd合金晶粒大小随Gd添加量的增加先减小后增大，力学性能先增加后降低，其中直接挤压AZ80-0.5Gd合金具有较高的力学性能。挤压工艺对固溶挤压AZ80-0.5Gd合金组织与力学性能的影响与固溶挤压AZ80-1.0La合金相似，即低温低速挤压合金可获得最优的力学性能，随着挤压温度与挤压速度的提升，挤压合金力学性能下降。添加Gd的挤压棒材表面平整光滑，这是由于Gd元素可以促进镁合金基体中非基面滑移与孪生的发生，提高了塑性变形能力。 (7)轻重稀土合添加的铸态AZ80-1.0La-0.5Gd合金的微观组织较铸态AZ80合金明显细化，时效态AZ80-1.0La-0.5Gd合金的时效峰值时间明显向后推移，但最终硬度值较高。铸态与时效态AZ80-1.0La-0.5Gd合金的综合力学性能均优于相同处理方式的AZ80合金。挤压态AZ80-1.0La-0.5Gd合金（GAZ80LG挤压合金）棒材表面光滑平整。与相同工艺条件挤压的AZ80合金相比，GAZ80LG挤压合金具有较多的未再结晶区域面积、较小的再结晶晶粒尺寸、较多的Mg17Al12析出相，以及较多含有残余形变的再结晶晶粒，其拉伸屈服强度与压缩屈服强度均高于GAZ80挤压合金。另外，GAZ80LG挤压合金中的未再结晶区的CP相与细小再结晶晶粒共同抑制了孪生的发生，降低了该合金的拉压屈服不对称性。