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设计了GWZK(Mg-Gd-Y-Zn-Zr)系列合金，制备了多种Mg-xGd-yY-0.6Zn-0.5Zr稀土变形镁合金。运用光学金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱分析仪、差热分析仪、X射线衍射仪等手段综合分析了该系列合金的铸态、热挤压变形和时效态(T5)显微组织，重点研究稀土元素Gd、Y对不同状态合金显微组织的影响，并对GWZK12300合金组织中的相组成结构作进一步研究。研究结果表明：铸态合金经挤压变形和时效处理后的晶粒尺寸大大减小，稀土元素含量的变化对镁合金的α-Mg的细化有所不同，GWZK12300和GWZK12400合金基体中存在颗粒状的新相。利用Cliff和Lorimer提出在TEM中分析合金相组成的外推法，计算出的平均相组成化学分子式为Mg<,3>(GdY)。
采用CMT5105A型微机控制电子万能试验机对热挤压态变形和时效两种状态合金进行室温(20℃)和高温(250℃)(GWZK9300和GWZK12300)拉伸试验，对比分析了Gd、Y对合金力学性能的影响，揭示了Mg-Gd-Y变形镁合金的强化机理。研究结果表明：在合金中加入Gd能提高合金的拉伸强度，合金的抗拉强度在Gd重量百分含量为5wt％～9wt％时急剧增加。在200℃时效100h，Gd含量超过9wt％时，强度的增长趋势则趋于缓慢：在200℃时效70h时强度变化是先缓慢上升到一定阶段后急剧增加。在合金中随Y含量的增加，在挤压态、挤压后时效态合金的抗拉强度均降低。
对GWZK9300、GWZK9400、GWZK9500、GWZK12300、GWZK12400和GWZK12500合金进行了时效处理试验，绘制出时效硬化曲线。深入分析了时效温度和时间对合金显微硬度的影响。同时运用DSC823e分析仪进行DSC实验，引入固溶体时效沉淀析出动力学、时效硬化的机制来讨论分析Mg-Gd-Y的时效硬化行为。研究结果表明：Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金时效温度越高，对应的峰值时效的硬度值越低，达到峰值硬度的时间越短；随着合金中Gd含量的增加，合金时效峰值硬度越大，但对时效时间影响不大，而Y含量的改变对合金的时效峰值和峰值时间影响不大，结合时效硬化曲线和DSC曲线得出Mg-Gd-Y变形镁合金的时效硬化顺序：镁固溶体→β(DO<,19>型)→β(底心单斜晶)→β<,1>(体心立方)→β。结合位错强化理论模型计算和试验测定，Mg-Gd-Y合金强化的贡献顺序依次是：沉淀强化-细晶强化-固溶强化。