高强度Mg-Gd-Y-Zr合金的成分集中在很窄的区间。Mg-Al-Ce合金中Al的含量和Ce/Al比例是影响合金力学性能和耐热性的关键因素。好的合金源自于特定的成分,而特定的成分源自于特定的结构单元,本课题组在前期的工作中建立了团簇加连接原子模型,用来描述合金中与成分相关的结构单元。本文基于团簇加连接原子模型,对Mg-Gd-Y-Zr和Mg-Al-Ce合金进行成分优化设计工作,并对这两个系列合金在不同热处理状态下的微观组织和力学性能进行了研究,主要内容包括以下2个方面:（1）Mg-Gd-Y-Zr合金的成分优化设计。本文引入团簇加连接原子模型并借助已知晶体结构的Mg基体和Mg₅Gd析出相,确定了含Gd的Mg固溶体结构单元,以此诠释了该种合金的成分规律。首先依据Mg₅Gd相与含Gd的Mg固溶体的结构同源性,结合前期我们发展的固溶体连接原子的计算方法,构建了Mg（Gd）固溶体中的结构单元{Gd}([Gd-Mg₁₂]Mg₅),并使之以不同的比例搭配纯镁的结构单元{Mg}([Mg-Mg₁₂]Mg₃),设计了7个Mg-Gd-Y-Zr系列合金:{Gd}₃{Mg}₁、{Gd}₃{Mg}₂、、{Gd}₂{Mg}₃、{Gd}₁{Mg}₂、{Gd}₁{Mg}₃和{Gd}₁{Mg}₄。通过系统实验,研究了所设计合金的组织和力学性能随两种化学结构单元比例的演变规律。结果表明,两种单元等比例混合（{Gd}₁{Mg}₁）的合金（Mg-10.1Gd-3.3Y-0.9Zr）具有最强烈的时效析出行为和最高的抗拉强度374MPa,其成分和强度接近于Mg-Gd-Y-Zr体系中综合力学性能最优的GW103K。{Gd}₁{Mg}₃（Mg-5.9Gd-1.6Y-0.4Zr）合金具有优异的综合力学性能,峰时效态的抗拉强度为305MPa,延伸率为9%。（2）Mg-Al-Ce合金的成分优化设计。本文引入Mg-Al二元体系固溶体模型确定了Al的含量,并微调Ce元素的含量,使Ce/Al的值在1/15左右浮动,设计了Mg-6.48Al-2.76Ce,Mg-6.36Al-2.18Ce和Mg-6.6Al-1.64Ce合金,并系统研究三个合金在不同热处理状态下微观组织和力学性能。结果表明,Mg-Al-Ce合金的铸态组织包括Mg₁₇Al₁₂,Al₁₁Ce₃和部分组成不确定的Al_xCe_y化合物,Al₁₁Ce₃经过420℃,450℃和500℃固溶后仍然保持稳定,Mg₁₇Al₁₂经过420℃固溶后便回溶;550℃固溶后,针状Al₁₁Ce₃分解为Ce含量更高的块状Al-Ce化合物,分解产生的Al元素与基体Mg形成Mg₁₇Al₁₂,富集在晶界处。三个合金中,Al/Ce为15/1的Mg-6.36Al-2.18Ce合金在铸态下具有最高的抗拉强度237MPa和最大的延伸率11.7%,达到了压力铸造所制备的Mg-4Al-（1,2,4,6）Ce-0.3Mn系列合金的强度等级,且抗拉强度显著高于采用金属型铸造制备的Mg-5Al-（0.5,1,1.5,2,3）Ce-0.3Mn系列合金。