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镁合金因为具有低密度、高比强度和比刚度等优良特性,被广泛应用于汽车、航空航天、3C电子产品等领域,被誉为“21世纪的绿色工程材料”和“目前最轻的金属工程材料”。随着科技、信息和生活水平的提高,人们对镁合金的需要不断的增加,但由于镁合金存在着如高温性能差、易被氧化等缺点限制了其应用范围,因此需通过相应的强化方式提高其性能。考虑到稀土元素独特的核外电子结构,能够提高镁合金力学性能和改善其微观组织,因此通过不同的研究方式开发出高强度、耐高温的稀土镁合金,具有很重要的意义和价值。本文通过添加不同含量的单一稀土Gd和混合稀土Y和Gd,对工业中使用最为广泛的压铸AZ91D镁合金的微观组织和力学性能进行研究,采用OM、SEM、XRD、TEM、EDS等测试技术、拉伸和硬度等力学性能试验以及固溶处理（T4）和时效处理（T6）等热处理强化手段,分析稀土在镁合金中的存在形式和对镁合金的作用机理,并得到最佳的热处理工艺方案和最佳性能合金的稀土含量。研究表明:在AZ91D合金中添加质量分数为0.2%1.2%的单一稀土Gd和1.2%2.1%的混合稀土Gd和Y,合金的铸态组织主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、少量的块状Al6Mn相以及稀土相Al2Gd和Al2Y组成。随着稀土含量的增加,合金中的β-Mg17Al12相由粗大连续网状分布逐渐断开成细小、弥散分布的组织,合金的晶粒逐步细化。经T4处理后,合金中的β相溶解,再经T6处理后又重新析出,并形成均匀分布的颗粒状。而稀土相Al2Gd和Al2Y在铸态、T4态及T6态下以块状、细小颗粒状、球状等形式稳定存在于晶内和晶界处。添加单一稀土Gd能够提高了AZ91D镁合金的力学性能。当加入1.0%的单一稀土Gd时,铸态（F）合金的抗拉强度、伸长率和硬度达到了266.4MPa、6.32%和109.03 HV;而经过固溶处理（T4）后,合金的抗拉强度、伸长率和硬度达到292.36MPa、12.36%和90.9HV,相对于F态下的强度和伸长率有大幅度提高,而硬度却有所降低;再经过时效处理（T6）后,合金的抗拉强度和伸长率达到了295.53MPa、10.38%和110.2HV,相对T4态下的强度和硬度有所提高,而伸长率相对降低。复合添加Y和Gd能够进一步提高了AZ91D镁合金力学性能。当添加1.8%（其中Gd为1.0%,Y为0.8%）的混合稀土时,铸态合金的抗拉强度、伸长率和硬度分别达到了281.93MPa、9.1%以及96.8HV;经过T4处理后,合金的抗拉强度、伸长率和硬度达到308.79MPa、15.44%和94.4HV。复合添加不同含量Y和Gd的AZ91D镁合金在100℃、130℃和150℃下高温拉伸时,合金的抗拉强度随着温度升高逐渐下降,而伸长率则逐渐升高,但都比AZ91D的强度高,当混合稀土的含量为1.5%（其中Y为0.5%,Gd为1.0%）时,合金的抗拉强度和伸长率在不同温度下均达到峰值,并且加入稀土Y和Gd后,合金在高温下强度下降的幅度相对于AZ91D镁合金有所降低。AZ91D镁合金在室温下拉伸断口主要为河流花样形貌,属于典型的解理断裂。加入适量的稀土元素Gd、混合稀土Y和Gd和相应的热处理强化方式后,合金断口形貌中形成韧窝,其尺寸也随稀土含量增加和热处理强化而逐渐变小变深,断裂方式也向准解理断裂、韧性断裂转变。