由于密度低,比刚度高,导电性能好等特点,镁合金在汽车、飞机、航空航天和电子行业中的应用越来越受到关注。然而强度低,塑性差等缺点限制了其在实际生产生活中的进一步应用。尽管众多研究学者致力于镁合金强化机制和新型高强度镁合金的开发研究,但是迄今为止所达到的强度仍然大大低于相对应的铝合金强度水平。最新研究表明,对预变形镁合金进行中间退火和连续变形所诱发的孪晶交互作用均可较明显地提高镁合金强度,因此,开展相关的研究工作必将为设计高强度镁合金提供理论依据。本文以Mg-1.5Nd-x Zr、Mg-2.7Gd-x Zr合金为研究对象,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子万能试验机、透射电子显微镜等表征和测试手段对经固溶处理、压缩变形、退火处理和多道次轧制后合金的组织、力学性能、退火强化现象和孪晶交互作用进行研究,得出如下主要结论:Mg-1.5Nd-x Zr与Mg-2.7Gd-x Zr合金铸态组织分别为α-Mg+Mg₁₂Nd和α-Mg+Mg₅Nd,,且第二相多分布于晶界。Zr的添加可以明显细化两种合金的晶粒,并且随Zr含量的增大,Mg-1.5Nd-x Zr合金晶粒尺寸由504.8±136μm下降至70.3±21μm,而Mg-2.7Gd-（0.1-0.3）Zr合金的晶粒尺寸则由381.1±122μm、减小为83.4±30μm。获得了两种合金的最佳固溶处理工艺,分别为550℃×9h和500℃×6h,且经该工艺处理的两种合金晶粒尺寸没有发生长大现象。预变形Mg-Nd-Zr和Mg-Gd-Zr合金在卸载后二次压缩过程中没有出现屈服强度升高的现象,其进一步变形机制是原有形变孪晶片层的长大变宽。而卸载后经中间退火处理的两种预变形合金在二次压缩中发生了明显的退火强化效应,其退火强化机制为固溶原子Nd与Gd在退火过程会偏聚在预变形孪晶界,而产生钉扎作用,使得在二次压缩变形中原有形变孪晶因被钉扎而无法长大而以新的大量孪晶产生来协调变形,从而提高了合金的强度,且固溶原子Nd的钉扎强化作用要强于固溶原子Gd。另外,随着晶粒尺寸的下降,两种合金的退火强化效果逐渐增大;当晶粒尺寸进一步减小后,退火强化效果不再提高。对轧制态Mg-2.7Gd-0.3Zr合金进行孪晶交互作用研究发现,对于仅存在单孪晶变体的晶粒连续沿TD方向压缩,晶粒变形主要以原有孪晶长大来协调;而对于存在两种变体并发生孪晶交互的晶粒,连续沿TD方向压缩后,其进一步变形主要以新孪晶形核来协调。对试样进行连续压缩加中间退火处理后发现,在后续的压缩过程中晶粒内的单变体孪晶长大被抑制,而产生了第二种不同的孪晶变体。对于轧制态Mg-2.7Gd-0.3Zr合金孪晶交互界面演化机制研究发现,当入射孪晶与障碍孪晶接近时,后者孪晶界面主动向前者的尖端靠近;当孪晶发生交互时,孪晶尖端会钝化、增厚,在交汇处形成连续或不连续的交互界面。