作为最轻的金属结构材料，镁及其合金被广泛运用于交通、航天、电子以及生物等多个领域。但是镁合金强度低、塑性及成形性能差，使其应用受到局限。因此，研究镁合金强韧化机理并制备强塑性匹配优异的镁合金，具有较高的理论意义和实用价值。本课题选用Mg-3Gd(wt.%)合金为研究对象，通过大应变热轧及后续退火工艺，分别制备得到形变、非均匀异构、细晶和粗晶结构试样。综合采用拉伸、应变速率敏感性、塑性应变比以及杯突实验，全面衡量Mg-3Gd合金力学性能指标；利用电子通道衬度、电子背散射衍射、X射线衍射以及透射电子显微分析技术进行拉伸前后Mg-3Gd合金试样的表征分析，系统研究了Mg-3Gd合金拉伸前后的组织结构和织构演变及其对力学性能的影响。同时对Mg-3Gd合金强韧化机理进行了深入研究与分析：包括对强化方式贡献的定量计算和对塑性和成形性能的讨论。主要结论如下：
　　①采用大应变热轧工艺制备得到五种具有不同微观结构的Mg-3Gd合金试样：变形，两种不同体积分数非均匀组织，细晶和粗晶组织。其中，两种非均匀组织和细晶结构试样具有较好的强塑性匹配，其屈服强度分别为224、189和163MPa，均匀延伸率分别为4.0%、10.8%和16.7%。并对其进行了更为系统的力学性能测试，包括应变速率敏感性、塑性应变比以及杯突实验，全面衡量Mg-3Gd试样力学性能指标，发现非均匀异构试样塑韧性匹配较好，但是其成形性能弱于再结晶试样。
　　②经短时高温退火后，拉伸前后试样结构参数变化不大，织构发生明显改变：1)经大应变热轧后呈现强基面织构；2)非均匀和细晶结构试样拉伸前后织构演变趋势类似，其{0002}极图的峰形从沿RD分裂转变为沿TD方向分裂；3)细晶和粗晶试样经拉伸变形后织构分别变为{0002}<10(1)0>和{0002}织构。
　　③非基面位错的大量激活是提高非均匀Mg-3Gd试样塑性变形能力的关键因素，而织构的弱化和分散一定程度上提升塑性和成形性能。强化贡献的定量计算结果表明，界面强化是Mg-3Gd合金强化的主要方式，固溶强化次之，第二相强化效果最差。非均匀组织结构试样存在~10%的额外限制强化。