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本文以Mg-15%Zn-34%Y合金为主要研究对象，研究了凝固压力对合金组织和相组成的影响，揭示了新相 Mg64Zn15Y21晶体结构，分析了高压凝固 Mg-15%Zn-34%Y合金中各相的竞争机制，解释了Mg64Zn15Y21相的形成机理。研究了高压凝固Mg-15%Zn-34%Y合金以及Mg64Zn15Y21相的力学性能。 不同压力下凝固的Mg-15%Zn-34%Y 合金的组织与相分析结果表明，凝固压力显著影响Mg-15%Zn-34%Y合金的组织与相组成，常压下凝固时，合金由交错排列的14H板条相(Mg12ZnY)、W相(Mg3Y2Zn3)和Mg固溶体组成；1GPa压 力 下 凝 固的合 金 中 ，W 相 消 失 ，同 时 产 生 了 一 种 成 分 为Mg64.093±0.004Zn15.355±0.002Y20.552±0.005(Mg64Zn15Y21)的新相，不同于已知的Mg-Zn-Y合金三元相；2GPa压力下凝固的Mg-15%Zn-34%Y合金由新相Mg64Zn15Y21和共晶组织(Mg64Zn15Y21相+Mg 固溶体)组成，Mg64Zn15Y21相呈花朵状形态。3GPa压力下凝固后，合金中Mg64Zn15Y21相尺寸增大，体积分数提高。 对Mg64Zn15Y21新相进行机构分析，结果表明，Mg64Zn15Y21相为立方晶系，空间群为Fm-3m (no.225)，空间常数为7.16567(27)?；Mg原子有三种位置，Y原子有一种位置，Zn原子有一种位置；在一个单元中，只有位置(0.5，0.5，0.5)完全被Mg原子占据；位置(0，0，0)、位置(0.25，0.25，0.25)属于混合位置，由Y/Mg按照0.822/0.178的概率比例、Zn/Mg按照0.307／0.693的概率比例占据。 分析测试表明，随着凝固压力的增加，Mg-15%Zn-34%Y合金中共晶相的共晶间距增大。基于改进的J-H 模型，建立了共晶间距与凝固压力的定量关系，利用该式可以预测高压下合金共晶间距的变化。 对高压凝固Mg-15%Zn-34%Y合金中各相竞争机制进行了研究，比较了各相的形核功、生长速度等参数，发现当凝固压力大于一个临界值后，Mg64Zn15Y21相的形核功低于 14H 相和 W 相，Mg64Zn15Y21 相晶胚更容易转变为晶核；Mg64Zn15Y21相的Mg、Zn、Y含量靠近Mg-15%Zn-34%Y合金的名义成分，晶核需要的全部原子更容易由合金熔体来直接提供，Mg64Zn15Y21相为熔体原子提供适宜附着的生长台阶，有利于提高生长速率；Mg64Zn15Y21相优先形核，且形核率高于 14H 相和 W 相，长大过程中会向周围熔体释放凝固潜热从而减少局部熔体过冷度，使14H相和W相更难形核，并抑制已生成的晶核继续生长，甚至消失。 对 Mg64Zn15Y21 相进行了纳米压痕测试和第一性原理计算分析。Mg64Zn15Y21相的纳米硬度为 4.55GPa，杨氏模量为 66.09GPa；Mg64Zn15Y21相的三 个 独 立 弹 性 常 数 分 别 为 C11=52.53633GPa 、 C12=27.06729GPa 、C44=38.99479GPa；由弹性常数计算得该相的体模量为35.55697GPa，剪切模量为24.92971GPa，泊松比为0.21585；通过Pugh判据对Mg64Zn15Y21相的韧性进行判断，该相为硬脆性相； Mg64Zn15Y21相呈各向异性，<111>为最大原子密度晶向。 研究了凝固压力对Mg-15%Zn-34%Y 合金力学性能的影响，力学性能测试表明。高压凝固使Mg-15%Zn-34%Y合金硬度、抗拉性能、抗压性能均发生了改变。2GPa凝固的Mg-15%Zn-34%Y合金抗拉强度提高到149.72MPa，比常压凝固的合金提高了近 90%，抗压强度为 645.26MPa，比常压凝固的合金提高了约3倍。 综合分析，提出了凝固压力对Mg-15%Zn-34%Y合金力学性能的影响机制：压力通过改变 Zn 和 Y 在 Mg固溶体中的固溶度、形成高强新相、改变共晶间距等综合作用影响合金的力学性能。随凝固压力增加，Zn、Y 在 Mg固溶体中的固溶度升高，使Mg固溶体相的强度提高；高压凝固条件下，Mg-15%Zn-34%Y合金形成了Mg64Zn15Y21高强相，有利于合金抵抗变形，这是合金强度提高的主要原因；研究建立了凝固压力与共晶相强度(σj)之间的关系式，随着凝固压力增加，合金中共晶相的共晶间距变大，共晶相强度下降，不利于合金强度提高。