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镁合金作为当前最轻的金属结构材料,被广泛用于航空航天、汽车、电子通讯等行业。稀土镁合金由于具有良好的力学性能,特别是高温服役性能而引起了国内外的高度重视。我国自主研发的ZM6（Mg-Nd-Zn-Zr）合金和前苏联的ML10合金都是通过添加Nd而形成的商用耐热镁合金。但是Nd价格昂贵,严重限制了ZM6的工业应用。因此,本文采用了廉价的Sm替换Nd。首先,系统研究了Mg-Sm-Zn-Zr系合金组织与力学性能,优化了合金成分,揭示了其强化机制;另外,进一步研究了Yb对Mg-Sm-Zn-Zr系合金组织、力学性能及蠕变行为的影响,探索了Yb在Mg-Sm-Zn-Zr系合金中的强化机制以及对其组织和性能的影响规律;最后,为了单独探究Yb在Mg-Zn-Zr系合金中的强化机制,制备了Mg-Yb-Zn-Zr系合金,系统研究了铸态、时效态的组织与力学性能,并进一步揭示了微量Yb在铸态Mg-Zn-Zr系合金中引起室温高塑性和强加工硬化的原因。以下是本文的主要结论:（1）使用Sm替代ZM6中的Nd后,铸态合金晶粒明显细化,第二相形貌也被改变。在ZM6中,主要的第二相是沿三叉晶界分布的树枝状的Mg12Nd相（体心四方结构,a=b=1.031nm,c=0.693nm）;而在Mg-Sm-Zn-Zr系合金中主要的第二相是鱼骨状的Mg41Sm5相（体心四方结构,a=b=1.477nm,c=1.032nm）。另外,ZM6合金和Mg-Sm-Zn-Zr系合金进行了T4处理（515oC+16h）和T6处理（200oC+12h）后,峰值时效态ZM6合金中的析出相主要是β1相和β’相,其形貌与结构类似于商用WE54或WE43系合金中的析出相。而峰值时效态Mg-Sm-Zn-Zr系合金中的析出相主要是β’’相β’相。在相同时效条件下,Mg-Sm-Zn-Zr系中析出了更多细小弥散的沉淀相,这也是其力学性能提高的直接原因。最后,通过优化合金成分,发现铸态Mg-4Sm-0.6Zn-0.4Zr合金具有最佳的综合力学性能。（2）研究了不同含量的重稀土Yb对金属型铸造Mg-4Sm-0.6Zn-0.4Zr合金组织与性能的影响。首先,发现Yb具有明显的晶粒细化效果;含Yb的合金中主要存在两种第二相:树突状的Mg24RE5相（体心立方结构,a=1.12nm）和板条状的Mg5RE相（面心立方结构,a=2.22nm）,并且Mg5RE相与α-Mg具有一定的位向关系,即（200）Mg5RE|（-110-2）Mg,[012]Mg5RE||[-24-23]Mg。此外,Yb的添加明显提高了铸态合金的力学性能。合金采用分级固溶处理工艺:515oC-4h+520oC-2h,随后80-100oC热水淬火;固溶处理之后,合金的的延伸率有明显的提高,但屈服强度略有下降。对固溶态合金进行了200oC恒温时效,发现添加Yb能够促进析出,使峰值时间明显提前。峰值时效态合金TEM表征说明,其析出相主要有弥散分布的β’相和少量的β’’相。含1.5Yb的合金表现了最佳的力学性能,其力学性能明显优于一般的商用WE43合金。另外,研究了Yb对铸态合金高温蠕变性能的影响:含1.5Yb的合金展示了最佳的蠕变性能,并对其蠕变机制进行了分析,合金在低、中温高应力条件下,其蠕变机制主要是位错攀移;合金在高温高应力,其蠕变机制主要是位错攀移和交滑移;合金在高温低应力,其主导的蠕变机制主要是晶界滑移。（3）在Mg-4Sm-xYb-0.6Zn-0.4Zr系合金研究中发现,Yb具有良好的细化晶粒和强化效果。因此,系统研究了Mg-xYb-0.6Zn-0.4Zr（x=0.5,1,2,3wt.%）合金的组织、力学性能、时效析出行为。首先,铸态合金主要由晶界处的薄片状Mg2Yb相（六方结构,a=0.6225nm,c=1.012nm）和少量板条状的Mg41Yb5相（体心四方结构,a=1.418nm,c=0.978）组成。在经过T5（200oC+4h）处理后,合金中析出了三种结构的沉淀相:一是当Yb含量低于2wt.%时,在晶界处析出的T相（MgZnYb相,斜方晶系,a=1.09nm,b=1.23nm,c=0.99nm）;二是当Yb含量高于2wt.%时,在晶粒中心和晶界附近析出的均匀分布的由非连续Mg2Yb相形成的链条状沉淀相;三是在峰值时效时析出的超细小针状的沉淀相,即γ’相（MgZnYb化合物,六方结构,a=0.65nm,c=0.62nm）,其与基体的位向关系是（1-100）γ’||（11-20）Mg,[0001]γ’|[0001]Mg。200oC时效热处理后,合金展现了良好的时效硬化能力。峰值时效态Mg-2Yb-0.6Zn-0.4Zr合金展现了最佳的力学性能。此外,对铸态Mg-3Yb-0.6Zn-0.4Zr合金在（180220oC,4080MPa）进行了100h蠕变性能测试,发现合金在高温下的蠕变变形机制由位错滑移、攀移、孪生、晶界滑移等综合控制。另外,发现Mg-0.2Yb-1Zn-0.4Zr合金在室温下展现了高的塑性（δf=38.5%）和强的加工硬化能力（n=0.38）,其主要是因为微量Yb添加降低了合金的基面层错能。