ZK系镁合金是镁合金中的重要系列,是目前综合性能优良的高强镁合金材料体系之一,具有高比强度、优异的抗应力腐蚀性能及可热处理强化等优点。为了提升ZK系镁合金的性能,包括稀土在内的许多元素被用于合金化处理,合金化是改善镁合金性能的重要方法,合金元素通过对组织产生影响进而影响到合金的性能。固溶是合金元素的重要存在状态,元素的固溶量不仅直接影响合金的固溶强化程度,而且也间接影响化合物的结构种类、数量以及晶粒尺寸等组织因素,从而影响合金组织,带来性能的变化。Y是ZK系合金中常用的稀土合金化元素,但就现有的相关研究工作来看,Y在ZK系镁合金中的固溶以及对组织性能的影响研究多以定性分析为主,同时也鲜见从Y的固溶特性的角度对组织性能变化的原因所进行的深入分析。为此,本课题以ZK31-Y、ZK61-Y为研究合金体系,采用理论计算和实验相结合的方法,分析了不同凝固冷却模式下Y和Zn的固溶特性以及对应的组织的变化,并从元素固溶的角度对合金组织和固溶体力学性能的影响进行了分析讨论。计算分析了元素Y、Zn在Mg中的平衡凝固和Scheil-Gulliver非平衡凝固模式（S-G模式）下的固溶度和元素分配系数,以了解Y、Zn元素各自在Mg中的固溶特性。结果表明,两种合金元素均可以固溶在Mg中,但两种不同凝固模式下Y的固溶度和溶质分配系数均大于Zn;S-G模式下合金元素容易发生过饱和固溶,室温下的固溶量更大。利用第一性原理对固溶体形成能及电荷转移情况的计算结果发现,Mg-Y固溶体的形成能小于Mg-Zn固溶体,即Y更易于溶入Mg基体,且Y与Mg共用电荷数较Zn与Mg更多,键强更大,固溶体更为稳定。计算分析Mg-Zn-Y-Zr合金中Y、Zn元素的平衡凝固和S-G非平衡凝固模式下的固溶度,实验测定了近平衡凝固条件下Mg-Zn-Y-Zr合金中Y、Zn元素的固溶量。结果显示,无论在平衡凝固还是S-G非平衡凝固模式下,Y、Zn的固溶度都明显小于它们在Mg中的对应数值;平衡凝固、S-G非平衡凝固和近平衡凝固合金中的Y和Zn元素之间都存在相互抑制固溶的关系。对合金体系中Y、Zn元素的活度相互作用系数进行了计算,发现其活度相互作用系数为正,即在热力学上,固溶体中共存的Y、Zn元素存在相互排斥作用而使活度变大,从而导致了各自固溶能力的减小。计算分析了Mg-Zn-Y-Zr在平衡凝固及S-G非平衡凝固模式下的相组成,实际观测合金的组织和相组成。计算表明,Zn和Y溶质分配系数小于1,将在固液界面前沿富集,当Zn和Y富集到一定程度时,三元相开始析出。三元相的类型与剩余熔体中的Zn/Y比有关,Zn/Y越低,Y计量比较低的三元相含量越高,而剩余熔体的Zn/Y除了与合金成分有关,也受Y、Zn固溶能力的影响。从元素固溶的角度分析了合金组织变化的原因。计算分析了元素固溶对固溶体弹性和塑性的影响,以实验和计算相结合的方法研究了元素的固溶强化效率。结果显示,Y和Zn固溶于Mg都可使Mg的弹性模量变大,说明固溶体的刚度变大,但Y和Zn固溶于Mg都将使固溶体的塑性降低,即延展性变差;不论对于弹性和塑性,Y的影响作用都更强。Y的固溶强化效率明显高于Zn的固溶强化效率。Y的4d轨道在费米能级处分布较宽且能量较高,与Mg的2s、2p轨道的杂化作用更强,表现出更强的共价键特征。当Y和Zn同时存在于Mg基体中,Zn-Y之间的电子轨道也发生了杂化,使得固溶体中的共价键特征强于二元合金。