半固态成形技术具有充型平稳、易于近终成形、制品组织致密、成形温度低等优势。对镁合金而言，利用半固态成形技术可以有效地解决其在成形过程中易氧化燃烧的问题，降低操作风险。目前，镁合金半固态的研究还主要集中在Mg-Al系和Mg-Zn系镁合金，但由于Mg-Al系和 Mg-Zn系合金的力学性能相对较低，难以满足对高性能镁合金的需求。Mg-RE系合金具有良好的比强度和耐热性等优点，尤其是在Mg-RE合金的基础上加入过渡元素后，在合金内形成一种新型的长周期结构（Long period stacking ordered structure,简称LPSO）可有效提高镁合金的综合力学性能，尤其是高温力学性能。因此，有必要开发适合半固态成形的高强度长周期结构增强Mg-RE合金及适用于该类合金的半固态坯料制备工艺以适应现代科技对高性能镁合金材料的需求。　　本文以三种可形成长周期结构的镁合金（ Mg-Gd-Zn-Zr、Mg-Gd-Nd-Ni和Mg-Gd-Ni）为研究对象，采用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、带能谱（EDS）的扫描电子显微镜（SEM）以及差热分析（DTA）等手段系统地研究了在高于合金第二相熔化温度而低于初生a-Mg的熔化温度的温度区间内，等温热处理对Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr（wt.%）镁合金组织的影响，并探究初生相的球化机制；结合低压脉冲磁场/等温热处理二步法研究了含LPSO相的Mg97Gd1Nd1Ni1合金半固态坯料的制备方法；最后开发了四种第二相体积分数不同的Mg-Gd-Ni合金，研究了第二相体积分数的含量对镁合金半固态组织形成的影响。并得到以下结论：　　1.选择在高于合金第二相熔化温度，而低于初生a-Mg相的熔化温度区间作为半固态等温热处理温度范围，进行等温热处理，获得了以球形或近球状a-Mg相为固相，而以第二相熔化为液相的半固态Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr镁合金坯料。　　2. Mg-15Gd-2Zn-0.6Zr镁合金制备半固态坯料的最佳工艺条件为560℃保温10~15min；在此工艺条件下得到的半固态坯料的固相颗粒尺寸约为75μm，圆整度约为0.84，液相体积分数约为20%。在等温热处理保温过程中，合金枝晶状初生a-Mg的演变规律为：细小的树枝晶→枝晶粗化、合并→不规则多边形化→球化→长大；等温热处理过程，合金相组成未发生明显变化。　　3.鉴于铸态Mg97Gd1Nd1Ni1合金初生α-Mg枝晶组织发达，且晶粒粗大（平均尺寸为300~500mm）而无法直接采用等温热处理法获得理想的半固态坯料，开发了脉冲磁场/等温热处理二步法制备 Mg97Gd1Nd1Ni1合金半固态坯料工艺：先采用脉冲磁场凝固控制技术细化合金中初生α-Mg，后进行等温热处理。　　4.当脉冲频率为10Hz时，Mg97Gd1Nd1Ni1合金初生α-Mg枝晶组织细化最为明显，晶粒尺寸减小到80μm左右；对脉冲磁场细化后的Mg97Gd1Nd1Ni1合金进行等温热处理，在560℃下保温20min，合金的半固态组织最为理想，α-Mg固相颗粒平均尺寸约为85μm，圆整度约为0.82。　　5.对 Mg-Gd-Ni合金进行成分设计，获得了四种具有不同固相和液相的合金分别为：Mg-15Gd-1.5Ni（Alloy1）、Mg-20Gd-1Ni（Alloy2）、Mg-20Gd-1.5Ni（Alloy3）和Mg-20Gd-2Ni（Alloy4）；随着合金成分中溶质元素质量分数的增加，Mg-Gd-Ni合金半固态组织固相颗粒平均尺寸逐渐减小，液相体积分数逐渐增加。　　6.利用等温热处理法分别获得了Alloy1、Alloy2、Alloy3和Alloy4半固态坯料。Alloy1半固态等温热处理的理想工艺条件为570℃保温15min，Alloy2、Alloy3和Alloy4的理想工艺条件均为550℃保温15min；在理想的工艺条件下四种合金半固态组织的初生相颗粒尺寸分别为：68μm、43μm、35μm和27μm，液相体积分数分别为：32%、35%、37%和43%，固相颗粒的圆整度相差不大。　　7.在半固态等温热处理保温过程中，合金内部液相形成的进度和含量能够影响合金半固态组织形成的进度和质量；合金铸态下的第二相体积分数及其溶质原子的质量分数能够影响半固态保温过程中液相的形成和含量，同时，第二相体积分数较高的 Mg-Gd-Ni合金能够在半固态等温热处理过程中更快的形成含量相对较多的液相。