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镁合金作为最轻的金属结构材料，具有比重小、比强度和比刚度高、导热性好、抗电磁干扰、切削加工性能好和可回收重利用等优点，是当前世界发展最快的合金。镁合金较低的力学性能是限制镁合金大规模应用的一个重要方面。合金材料的组织直接影响材料的力学性能，而改善合金组织可通过合金化和凝固控制技术来实现。本文选择Mg-Gd二元合金为基础，以Zn元素为合金化元素，获得最佳力学性能的Mg-Gd-Zn合金成分，并在此基础上采用脉冲磁场凝固技术进一步改善合金的组织，从而改善其力学性能。采用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及能谱分析（EDS）等分析手段，通过显微硬度、压缩性能测试，系统研究了Zn含量变化对Mg98-xGd2Znx（x=0,0.5,1,1.5）合金的显微组织和力学性能影响，分析和探讨了合金的强化机制，制备了最佳成分Mg97Gd2Zn1合金。在Mg97Gd2Zn1合金的基础上，研究脉冲磁场对Mg-Gd-Zn-（Zr）合金显微组织和力学性能的影响，探讨其细化和强化机制。研究结果：1．通过不同Zn含量的Mg98-xGd2Znx合金发现：Zn合金化明显改变和细化了Mg98-xGd2Znx合金的显微组织，合金的细化效果随着Zn含量的增加呈现先细化后粗化的变化规律。铸态Mg98Gd2合金组织由树枝状的Mg相和半连续网状的Mg3Gd相组成；当Zn含量增加至1%时，细化效果最显著，Mg97Gd2Zn1合金组织由蔷薇状的Mg相和连续网状的（Mg,Zn）3Gd相组成，晶界处还出现强化相X相。由性能测试分析可知，随着Zn含量的增加，Mg98-xGd2Znx合金的硬度、强度以及延伸率呈现先增大后减小的变化趋势。当Zn含量为1%时，Mg97Gd2Zn1合金的综合力学性能最佳，合金的延伸率、抗压强度及屈服强度达到最大值分别为12.7%、281.3MPa和127MPa，硬度为76.6Hv。这是因为添加1%Zn时，晶粒细化最显著，细晶强化效果最佳；另外，合金析出大量的强化相，即X相，这是合金力学性能提高的主要原因。2．通过不同脉冲磁场作用Mg97Gd2Zn1合金发现：脉冲磁场明显细化了Mg97Gd2Zn1合金的显微组织。随脉冲磁场频率的增加，其初生相由发达的树枝晶转变为细小的近球状和蔷薇状晶体。当脉冲磁场频率为10Hz时，初生相基本上为近球状，还有少量的蔷薇状晶体，细化效果最显著。由性能测试分析可知，随脉冲磁场频率的增加，Mg97Gd2Zn1合金强度、延伸率以及硬度都呈现先增大后减小的趋势。当脉冲磁场频率为10Hz时，合金的综合力学性能最佳，其抗压强度、屈服强度和延伸率达到最大值为326MPa、129MPa和13.8%，硬度为83Hv。3．通过研究脉冲磁场作用Mg-Gd-Zn-（Zr）合金发现：铸态Mg97Gd2Zn1合金中添加Zr元素后，晶界处的X相百分含量减少。这是因为Zr元素细化了合金组织，使得基体各处与晶界的距离缩短，减缓了溶质原子在晶界上的富集现象，使得更多的Gd和Zn元素溶入基体，减少了枝晶处X相形成。由组织观察可知，脉冲磁场对Mg97Gd2Zn1合金细化效果高于Mg97Gd2Zn1Zr0.18合金。这是因为Mg97Gd2Zn1合金枝晶生长受磁场作用影响强，细化效果显著；而Mg97Gd2Zn1Zr0.18合金等轴晶受磁场作用较弱，细化效果较弱。