本研究从二元Mg-Gd体系出发，研究了添加不同稀土元素对Mg-Gd基合金的组织、时效行为和力学性能的影响。优化出多种力学性能优异、加工性能良好和耐热性突出的新型Mg-Gd-RE-Zn-Zr系合金。在探讨Mg-Gd基合金强化机理的同时，提出了强化模型，并进行了定量分析。　　 在Mg-Gd二元体系中，通过对不同Gd含量的合金组织，时效行为和力学性能的研究，发现Gd不仅可以细化晶粒，还可以细化枝晶。合金中Gd的含量大于8 wt.％开始表现出时效硬化现象，Gd含量超过12wt.％时效硬化效果显著。在二元体系研究结果的基础上，选用Mg-8Gd基合金，研究了不同轻稀土元素LRE(La，Ce和Nd)和重稀土元素HRE(Y，Dy，Ho和Er)对合金组织和性能的影响。结果表明，轻稀土中Nd的作用效果最好，其次为Ce和La。重稀土中Y和Dy的作用效果较好，其次为Ho和Er。将轻、重稀土综合考虑，在Mg-8Gd-3RE(Nd+Y)-Zr合金中，变化Nd和Y的添加量，发现Nd和Y的添加量分别为1和2或2和1时，能够明显改善合金的综合力学性能。　　 研究了Mg-8Gd-2Y-1Nd-0.3Zn和Mg-8Gd-1Dy-0.3Zn压铸合金的组织和性能。研究表明，两种合金的铸造性能好，而且具有优异的抗拉性能和蠕变性能，可以满足在250℃～275℃环境下使用。进一步研究了挤压变形Mg-8Gd-2Y-1Nd-0.3Zn合金。合金成形性能好，抗拉强度和伸长率明显提高，而且改善了合金的高温抗蠕变性能，比压铸合金提高了近一个数量级。　　 发明了一种新型的分步固溶处理方法——振荡热处理方法，这种方法比传统的T6热处理方法更加有效，振荡热处理的主要作用是改变了凝固过程中析出相的尺寸和分布。　　 研究了Mg-Gd基合金凝固过程中的相析出和相转变。在合金的凝固过程中，容易生成块状的化学组成为MgsRE(fcc结构)的共晶相；加入Zn后，凝固中容易出现片状的Mg3RE(14H型)沉淀；时效强化的主要原因是在过饱和固溶体时效过程中析出针状的50 nm～100 nm的Mg15RE3相，它与基体具有半共格的位相关系，能够有效阻止位错滑移。但随着时效时间的延长，针状析出相长大，共格关系被破坏，导致强化作用降低。而对于压铸和挤压变形合金，合金析出相的种类不变，主要的不同是挤压变形合金析出化合物的分布更加均匀，尺寸更小。　　 开发了高强度耐热Mg-12Gd-4Y-2Nd-0.4Zn-0.6Zr合金，这种合金经过热处理后，力学性能优良，热稳定性突出。在300℃的抗拉强度约为300 MPa，400℃的抗拉强度在100 MPa以上。本合金流动性能良好，适合于砂型铸造，在具有高温、高强度要求的镁合金制品方面极具潜力。　　 从金属材料强化原理出发，建立了Mg-Gd基合金的强化模型，并进行了定量分析。结果表明，析出强化是Mg-Gd基合金的主要强化方式，但实际试验值和理论值略有偏差，分析认为主要是由于β相体积分数的变化区间较宽，且合金制备过程中不可避免地产生一些微观缺陷所致。　　 采用新型合金制备出了一些工业用品部件，探索了该类合金在机械、汽车和高技术等工业领域中的潜在应用。