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Mg-Gd-Y-Zr合金铸件具有优异的室温和高温力学性能,但是Mg-Gd-Y-Zr合金的铸造性能及其铸件的力学性能都与主要第二相的数量、种类密切相关。前期的研究表明,在富镁角区随着Gd、Y合金元素含量的变化,非平衡凝固时Mg-Gd-Y-Zr合金的主要第二相有Mg5Gd(fcc)、Mg24Y5(bcc)两种类型并对合金的铸件性能产生直接影响。本文对非平衡凝固时富镁角区Mg5Gd(fcc)、Mg24Y5(bcc)的热处理参数、生成规律及其对力学性能的影响进行了研究,得到如下结论：(1)确定了具有较强时效行为的较低合金成分及非平衡相Mg5Gd、 Mg24Y5对应的热处理制度。Mg-4.47Gd-1.43Y和Mg-6.05Gd-1.02Y均具有时效硬化行为。当时效温度升高时,Mg-6.05Gd-1.02Y合金晶界周围析出相粗化,并降低基体中Gd和Y元素含量,从而导致β’相析出数量的减少和分布的不均匀性。Mg-6.05Gd-1.02Y合金在250℃峰时效时,观察到了主要强化相β’相。Mg-6.05Gd-1.02Y合金具有高的力学性能。挤压-T5态的室温抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为354MPa、292MPa和9.5%,250℃下的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为307MPa、220MPa和13.6%。Mg-4.47Gd-1.43Y和Mg-6.05Gd-1.02Y铸态主要第二相不同,前者的是Mg24Y5,后者的是Mg5Gd,对应的最佳固溶制度分别是510℃/8h和510℃/6h,此时,Mg5Gd或者Mg24Y5相能最大程度溶解到基体内,且晶粒仍细小。(2)探明了Gd、Y成分变化对非平衡凝固时Mg-Gd-Y-Zr合金主要第二相生成规律的影响。通过研究不同合金成分及其对应的主要第二相,获得了生成Mg24Y5和Mg5Gd的大致成分范围,同时确保了这些成分范围内的Mg-Gd-Y-Zr合金在200-250℃都具有较强的时效析出行为。由于Y元素在Mg基体中的最大固溶度比Gd的小,所以Y更容易在晶界处发生成分偏析,因此生成Mg24Y5的成分范围比生成Mg5Gd的要宽。(3)探明了Mg-Gd-Y-Zr合金中不同主要第二相对合金力学性能的影响及机理。Mg24Y5(bcc)、Mg5Gd(fcc)由于晶体结构的不同,对铸态合金力学性能产生比较明显的影响,Mg24Y5存在时合金的延伸率较低,Mg5Gd存在时合金的延伸率较高。Mg24Y5容易引发裂纹在其周围形核长大,导致材料断裂,基体晶粒未发生变形,延伸率较低；Mg5Gd可以通过自身的变形释放应力,同时基体发生孪生变形,延伸率较高。铸态Mg-4.47Gd-1.43Y的抗拉强度、延伸率为133MPa、1.7%,铸态Mg-6.05Gd-1.02Y的为226MPa、4.9%。