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镁合金作为最轻的金属结构材料,在汽车工业、航空航天和电子产品领域得到越来越多的应用。但是,镁合金绝对强度偏低、塑性加工困难等因素使其大范围应用受到限制。因此,开发新型的高性能镁合金、改进成形及加工技术对进一步扩大镁合金的应用范围具有极为重要的意义。镁合金中的长周期结构（Long Period Stacking Ordered structure-LPSO结构）因其特殊的原子排列特征,对镁合金表现出优异的强化效果。目前关于LPSO结构增强镁合金的铸态组织的研究较少,对不同合金的凝固析出行为和凝固组织的调控工艺及机理的研究还不够完善,尤其是对低稀土元素含量合金中LPSO结构的尺寸、数量及分布情况的控制还未见系统研究。本文以含有LPSO结构的Mg-Ni-Y和Mg-Zn-Y系合金为对象,系统研究了合金成分、超声处理工艺和挤压铸造成形工艺对合金凝固组织及力学性能的影响。研究了低Y含量下Ni/Y比例的变化对Mg99.0-x9.0-x NixY1.0合金组织及力学性能的影响。结果表明,当Ni/Y比小于0.5时,合金由α-Mg、LPSO结构和Mg24Y5相组成;当Ni/Y比为0.5时,合金主要由α-Mg和LPSO结构两相组成;当Ni/Y比超过0.5后,合金主要由α-Mg、LPSO结构和富Ni的共晶组织组成。当Ni/Y比为0.5时,合金中LPSO结构体积分数最高,并且在合金中发现18R型和少量14H型LPSO结构共存的现象。此时合金铸态力学性能最优,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到204MPa、80MPa和8.0%。另外,在确定的Ni/Y比例下提高Ni和Y含量制备出Mg100-3xTMx Y2x（x=0.5,1.0,2.0 at.%,TM=Ni,Zn）合金,合金中LPSO结构体积分数明显升高,但合金的力学性能的提升并不显著。由于Ni和Zn的电负性差异,当Ni和Zn含量相同时Mg-Ni-Y合金中LPSO结构的体积分数更高,力学性能也更为优异。针对最佳Ni/Y比为0.5的Mg98.5Ni0.5Y1.0合金,利用超声处理工艺改善合金的组织及力学性能。结果表明,在1200W的超声功率下,合金中α-Mg晶粒的尺寸最小,LPSO结构得到明显细化。超声处理促进α-Mg晶粒形核以及促进溶质原子的均匀分布是组成相细化的主要原因。在1200W进行处理时,合金表现出最优的力学性能,与未超声处理的合金相比,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提升了9.31%、15%和45.5%。LPSO结构细化后发挥出更为优异的强化效果是合金性能提升的重要原因。另外,超声处理引起溶质原子固溶度的变化,促进Mg/LPSO的两相Mg98.5Ni0.5Y1.0合金中析出MgNi4Y相,分布于LPSO结构附近。研究了挤压压力对半固态成形的Mg98.5Ni0.5Y1.0合金以及Mg97Zn1Y2合金组织及力学性能的影响。结果表明,与常规重力铸造相比,经过挤压成形的合金中α-Mg晶粒和LPSO结构得到进一步细化,力学性能也得到明显提高。同时,挤压成形会增大溶质原子在Mg基体中的固溶度,从而导致晶界上的相组成发生变化。对于Mg98.5Ni0.5Y1.0合金,挤压成形促进Mg2Ni相在晶界上析出;而对于Mg97Zn1Y2合金,挤压成形促进硬度高于LPSO结构的条状YZn3相在LPSO结构内部析出,削弱LPSO结构对合金的强化效果。随着挤压压力的增大,两种合金中Mg2Ni相和YZn3相的数量分别逐渐增加。综合考虑挤压成形对合金组织的细化作用以及促进有害相形成的因素,确定了挤压成形的最佳压力为100MPa,此时,Mg97Zn1Y2合金的铸态抗拉强度、屈服强度以及伸长率分别为252MPa、157MPa和11.6%,与常规重力铸造成形的合金相比,分别提高了9.6%、20.8%和43.2%。研究了Al元素含量对Mg98.5Ni0.5Y1.0合金组织及力学性能的影响,在TEM下确定了新形成的含Al相为Al2NiY相。在Mg98.5Ni0.5Y1.0合金中添加的Al元素不会参与形成LPSO结构,由于Al2NiY相会对Ni和Y元素的消耗,导致合金中LPSO结构的体积分数降低。完整的Al2NiY相呈放射状结构,其片状分枝由中心向基体中延伸,与LPSO结构、α-Mg的界面都是非共格界面。Al2NiY相的显微硬度高于LPSO结构和α-Mg基体,在变形过程,Al2NiY相会割裂基体,不利于合金力学性能。对Al含量为0.5 at.%的合金进行超声处理后,粗大的Al2NiY相变为短片状,均匀分布于合金中,合金的抗拉强度和伸长率分别达到187MPa和7.9%,与未超声处理的合金相比,分别提升了21.4%和105.7%。由此可见,Al2NiY相形态的改变能能够明显改善合金的力学性能。研究了Sr元素含量对Mg98.5Ni0.5Y1.0合金组织及力学性能的影响。结果表明,添加Sr元素会促进合金中层错的形成,使层错数量显著增加。高密度的层错有利于18R型LPSO结构向14H型LPSO结构转变,因而在铸态Mg98.4Ni0.5Y1.0Sr0.1合金中发现尺寸较大的14H结构。在高密度的层错中会消耗部分溶质原子（Ni和Y）。随着Sr含量增加,合金中层错数量增加,晶界上块状的LPSO结构体积分数减小。当Sr含量达到0.2 at.%时,α-Mg晶粒内出现层错,并且在晶界上出现Mg-Sr化合物。另外,随着Sr含量的增加,合金的强度没有明显变化,但是合金的伸长率先升高后降低。当Sr含量为0.1%时,合金的伸长率达到11.09%,与未添加Sr的合金相比,提高了38.6%,这主要得益于合金中具有优异变形性能的层状结构。因此,Sr元素的添加能够有效提高合金的塑性。