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目前应用最广泛的镁合金是AZ系列、ZM系列，AM系列的商用合金，但是这些镁合金由于高温蠕变性能差而在许多零件上不能应用，因此开发新系列的镁合金是势在必行。本文在已有镁合金的研究成果以及存在问题上着手，以开发高性能新稀土镁合金体系为研究背景。首先对Mg-5Sn-xEr铸态合金显微组织及其性能进行了初步探讨，从显微组织结构，物相，相转变温度和显微硬度等多方面研究了稀土Er对Mg-5Sn合金的影响。接着本文通过配制关键合金的实验研究方法，结合SEM，XRD，DSC和OM等测试技术，分别对Mg-Er-Sn，Mg-Er-Si和Mg-Gd-Ni等三元体系的300℃，400℃和500℃的相关系进行了测试，其中除了构建了各体系不同温度的等温截面以外，还测定了各物相在不同温度时的平衡固溶度，以及物相的晶体结构及数据，发现并证实了多个稀土新相的存在。本研究工作绝大部分体系都是首次进行实验测定，对于这些新系列热门镁合金的基础研究都将会对今后镁合金的发展奠定了良好的基础，对镁合金材料的成分设计以及热处理工艺等都具有十分重要的指导作用。
(1)本文首先对稀土Er对Mg-5Sn合金的影响进行了基础系统的研究，对添加不同含量稀土Er的Mg-5Sn-xEr合金进行了金相显微组织分析，显微硬度测试，物相分析等，实验体系是全新的尝试，希望能够为今后新型Mg-5Sn-xEr合金的研究开发提供有益的参考。本文达到了预期的研究目的，取得了一些创新性的研究成果，得到的主要结论有:①稀土Er具有细化枝晶，使部分网状枝晶断裂，呈弥散分布。未添加Er时，偏聚很严重;随着Er的添加，偏聚逐渐消除，网状枝晶断裂成颗粒呈虚线状排列;②在铸态Mg-5Sn合金中加入不同含量稀土Er之后，显微硬度有了一定的提高，随着Er的继续加入，显微硬度变化呈现先升后降再升的趋势;③随着Er加入量的增加，Mg2Sn相的衍射峰逐渐减弱，并有含Er稀土新相生成;④稀土Er的添加显著提高了Mg-5Sn合金的相变温度。⑤对Mg-5Sn-xEr各合金的XRD衍射峰数据进行全谱拟合精修得α-Mg的晶格常数，通过峰位的偏离计算晶格常数的变化，计算出固溶体样品的晶格常数随Er元素浓度变化关系，随着Er含量的增加，α-Mg固溶体的晶格常数逐渐增大，当Er加入量达到4 wt.％后，晶格常数达到最大值。
(2)本工作用合金法构建了Mg-Er-Sn三元系300℃，400℃和500℃三个温度的富Mg角的等温截面。实验证实了三元稀土新相ErMgSn的存在，在该三元合金体系中存在五个单相区(α-Mg，Er5Sn3，Mg2Sn， ErMgSn和Er5Mg24)，七个两相区(α-Mg+Er5Sn3,α-Mg+Er5Mg24,α-Mg+Mg2Sn,α-Mg+ErMgSn,Er5Sn3+Er5Mg24,Mg2Sn+ErMgSn， Er5Sn3+ErMgSn)和三个三相区(α-Mg+Er5Mg24+Er5Sn3，α-Mg+Mg2Sn+ErMgSn，α-Mg+Er5Sn3+ErMgSn)。在对300℃，400℃和500℃三个温度退火样品的研究中，发现Sn和Er在α-Mg中均具有一定的固溶度，但是两元素不能同时固溶在α-Mg基体，本工作除了测定了体系的相关系还结合能谱分析测定了一些化合物在各温度时的固溶度。
(3)本文通过实验方法对Mg-Er-Si体系300℃，400℃和500℃三个温度的七种成分合金进行了SEM、EDS及XRD物相形貌组织成分分析。获得了以下结论:首先Mg-Er-Si体系富镁角区域300℃，400℃和500℃三个温度的相关系初步确定，有两个三相区被初步研究:α-Mg+Er5Mg24+Er2MgSi2和α-Mg+Mg2Si+Er2MgSi2;有五个两相区被证实:α-Mg+Er5Mg24，α-Mg+Mg2Si，Mg2Si+Er2MgSi2，α-Mg+Er2MgSi2,和Er5Mg24+Er2MgSi2。实验证实Mg-Er-Si体系中存在化学计量(Er∶Mg∶Si)约为2∶1∶2的三元化合物Er2MgSi2，该化合物在Mg-Er-Si体系中为首次发现，并统计出该相的衍射峰。Mg-Er-Si体系中富镁角区域各物相的显微组织形貌分析得到如下结论:呈现针片状的Er5Mg4相;汉字状的Mg2Si相，和不规则块状的Er2MgSi2相。Si与Er在α-Mg中具有一定的固溶度，但两元素不能同时固溶于α-Mg基体中，本工作还测定了一些化合物在不同温度时的固溶度。
(4)本文对Mg-Gd-Ni三元体系通过XRD、SEM-BSE、EDS及等实验方法对300℃十种成分合金的物相及形貌组织进行了分析，构建了300℃的Mg-Gd-Ni三元体系富镁角区域的等温截面。得到如下结论:Mg-Gd-Ni体系中存在化学计量(Gd∶Mg∶Ni)约为1∶1∶4的三元化合物GdMgNi4，该化合物在Mg-Gd-Ni体系中为首次发现。Mg-Gd-Ni体系富镁角区域存在一个富镁的三元相x，该三元相在Mg-Gd-Ni体系中为首次发现。Ni与Gd在α-Mg中有一定的固溶度，同时还测定出GdMg5.05，x相，Mg2Ni和GdMgNi4存在一定的固溶，在本次的研究中初步结合能谱测定了各相的固溶区域，分别为:Ni在α-Mg基体中的固溶度为0.82 at.％，Gd在α-Mg基体中的固溶度为1.02 at.％，）x相的固溶度为80.05-89.56 at.％ Mg，GdMg5.05的平衡均匀度为13.71-15.90 at.％Gd，Mg2Ni的平衡固溶度为:29.42-35.20 at.％ Ni，GdMgNi4的固溶度为60.14-67.57 at.％ Ni。