镁合金较低的高温力学性能严重限制了其广泛应用。本文以具有较好高温性能和蠕变抗力的Mg-Gd-Y基合金为基础，添加Mn、Sc元素，尝试通过改善现有Mg-Gd-Y基合金的显微组织，来提高镁合金的高温力学性能。利用光学显微镜（OM）、带能谱分析的扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、电感耦合等离子发射光谱仪（ICP）、拉伸实验等检测分析技术，研究了不同成分Mg-Gd-Y基合金的显微组织、室温与高温力学性能以及加工工艺参数对组织和力学性能的影响。研究了二元合金Mg-Gd及相关的三元合金Mg-Gd-Y铸态及其热处理后的微观组织特征及力学性能的变化规律。重稀土二元和三元镁合金的铸态组织是由基体α-Mg和网状的枝晶组成，晶粒粗大。二元和三元合金都是由α相和β相构成，其中二元合金平衡组织中的β相是Mg₅Gd和Mg₂₄Y₅，而三元合金中的β相则是两者构成的连续固溶体。Mg-Gd二元合金中，随Gd含量的增加，合金的强度增加塑性降低，三元Mg-9Gd-4Y合金的室温强度和延伸率都高于相应的二元Mg-13Gd合金，这表明Gd、Y同时添加比Gd单独添加的效果更好。研究了Mg-5Gd-Mn-Sc和Mg-5Y-Mn-Sc合金铸态的微观组织特征以及520℃下，不同固溶时间对组织结构的影响。Mg-5Gd-Mn-Sc合金铸态组织表现为粗大的枝晶结构，晶界上或枝晶之间都分布着大量的富溶质相；其中相当数量的Mg₃Gd相在非平衡凝固过程中生成。Mg-5Y-Mn-Sc合金铸态组织的晶粒粗大，枝晶不发达，有大量的“辫”状孪晶，同时，大量的第二相颗粒呈线形排列分布。两种合金经不同时间520℃固溶处理后，晶粒由大变小，接着又由小变大。通过控制铸态样品的固溶温度和时间，可细化晶粒。研究了Mn、Sc对铸态Mg-9Gd-4Y合金组织结构及性能的影响规律，确立了热处理工艺对实验合金组织性能的影响规律。含Mn稀土镁合金的组织与三元合金Mg-9Gd-4Y的组织没有显著的区别，但相结构发生了变化，铸态组织中存在复杂的富Mn相，这些相是Mn和稀土的化合物，Mn对三元合金没有明显的晶粒细化作用。微量Sc的添加导致了合金的强度的下降，但有效增加了合金的延伸率。Sc降低了稀土元素在镁合金中的固溶度。实验表明，Mg-9Gd-4Y-0.6Mn和Mg-9Gd-4Y-0.6Mn-0.3Sc合金固溶温度为525℃。挤压加工能有效改善两种合金的组织和性能。在挤压温度高于400℃的挤压条件下，挤出了质量良好的棒材。两种挤压合金都发生了动态再结晶，得到了细小的再结晶等轴晶粒。晶粒的大小随挤压温度降低而变细。在450℃挤压时，获得了晶粒尺寸约为15μm的小晶粒。拉伸试验表明，Mg-9Gd-4Y-0.6Mn合金在室温和300℃高温下的性能都优于目前开发比较成功的WE54和WE43合金，这说明Mg-9Gd-4Y-0.6Mn合金是很有开发潜力的耐热稀土镁合金。Mg-9Gd-4Y-0.6Mn合金在300℃拉伸时的抗拉强度达到210MPa，在350℃拉伸时显示出超塑性行为，Mg-9Gd-4Y-0.6Mn-0.3Sc的合金在300℃拉伸时有超塑性现象。Mn元素能有效地提高Mg-9Gd-4Y合金形变细化晶粒的能力以及耐热性能。Sc元素极大地影响了合金的时效行为，含Sc合金的时效温度与含Mn合金的存在很大差异。