镁合金作为最轻的金属结构材料,具有密度低、减重优势显著等优点,得到了人们普遍的关注。Ca元素具备与稀土元素相似的特性且价格低廉,因此Mg-Ca基合金的成本和密度优势明显,表现出极大的应用潜力。本研究基于Mg-Ca基合金的成分和工艺设计,阐明了 Al、Zn元素单独添加以及Al、Zn元素共同添加对Mg-Ca系合金热挤压过程中组织演变的影响机制。得到了以下主要研究成果:（1）低速（0.41 mm/s）挤压的Mg-0.8 wt.%Ca合金表现出较高的强度,屈服强度～389 MPa,延伸率仅～1.2%。随着Ca元素含量提高至1.2 wt.%Ca,合金的屈服强度为～360 MPa,延伸率提升至～3.9%。微观组织分析表明,Ca元素的添加有利于高密度位错缺陷的聚集从而促进合金发生再结晶形核,且合金中形成的细小且弥散分布的纳米Mg2Ca对再结晶晶界产生一定的钉扎作用,最终导致细小晶粒的形成（0.56～0.85 μm）以及较高的强度水平。（2）单独添加Ak元素的组织分析表明:低Al含量（0.6wt.%）的Mg-Ca-Al合金表现出类似Mg-Ca合金高的再结晶温度特征,在250℃下反向挤压后合金的再结晶程度低（～32.1%）,残余位错密度大,因此合金的屈服强度高（～398 MPa）,塑性差（～1.3%）;添加高Al含量（0.9 wt.%）的合金析出了高密度的Al2Ca针状相,导致基体中固溶的有效Ca含量降低,再结晶程度明显提升（～60.5%）;此外,高密度Al2Ca纳米相可有效阻碍晶粒长大,平均晶粒尺寸～0.87 μm,因此合金的屈服强度可保持在～367 MPa,同时延伸率提升至～6.1%。（3）单独添加Zn元素的组织分析表明:Zn元素（0.6wt.%）的添加同样提高了合金的再结晶程度,但会导致Mg2Ca等纳米相的析出密度降低;此外,尽管在热挤压的早期阶段有Ca、Zn原子的共偏聚现象,但由于纳米相密度的降低使得对再结晶晶界的迁移阻碍作用与Mg-Ca和Mg-Ca-Al合金相比有所降低,因此在挤压组织演变的后期,再结晶晶粒长大明显,平均晶粒尺寸～1.26μm,因此合金的屈服强度大幅度降低至～331 MPa。（4）通过Al、Zn的共同添加,制备了具有良好综合力学性能的Mg-1.6Ca-1.6Al-0.5Zn（wt.%）合金,屈服强度～383 MPa,延伸率～12.8%。通过微观组织演变分析表明,Al、Zn元素的共同添加提高了针状Al2Ca等纳米析出相的密度,可对位错产生有效的钉扎作用从而促进了位错的缠结与再结晶形核;高密度的Al2Ca纳米相以及晶界处伴生的Zn、Ca元素的共偏聚效应可显著阻碍晶界迁移,提高了再结晶晶粒的热稳定性并最终导致高密度亚晶片层组织的形成（片层间距100～200 nm）。细小的亚晶片层结构对镁合金强度和塑性的同时提升起到了关键作用。