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镁基储氢合金由于其低密度、高容量、来源广泛等优点而成为一种极具吸引力的储氢材料，然而其稳定的热力学和缓慢的动力学性能限制了其应用。本文将Mg和TM（Cu、Ni）及RE（Y）元素按照一定的原子比，采用真空感应熔炼和快速凝固的方法制备出两类共四种含高固溶度合金元素的合金，分别为含LPSO相的铸态Mg91.9Ni4.3Y3.8和Mg93Cu3.5Y3.5合金，快速凝固Mg93.2Ni3.8Y3和Mg95Ni2.7Y2.3合金。利用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、气体反应控制装置（AMC-GRC）等设备全面研究了合金中的相组成、结构特点、吸放氢热力学、动力学特性和结构转变规律。本文阐明了LPSO结构改善Mg基合金储氢性能的机理，以及其在吸放氢过程中的结构演变。Mg-Ni-Y和Mg-Cu-Y合金放氢温度低，动力学性能良好。铸态Mg91.9Ni4.3Y3.8合金在250℃左右能完全放氢，在300℃时300s内放氢完全，放氢量达5.7wt%；快速凝固Mg93.2Ni3.8Y3合金在200℃左右就能放氢，250℃能等温放氢完全，300℃时等温放氢400s放氢完全，达5wt%；铸态Mg93Cu3.5Y3.5合金在250℃时就能放氢。特殊的结构决定了优良的储氢性能。普通凝固和快速凝固制备的Mg-Ni-Y和Mg-Cu-Y合金中均存在一定量的LPSO相，有6H、14H或18R三种类型。Mg-Ni-Y合金的LPSO相中TM（Ni）和RE（Y）元素在密排面上周期性富集造成缺陷，增强H2扩散能力，吸氢时LPSO分解生成大量弥散分布的Mg2NiH4和YH3，阻止MgH2晶粒长大；放氢时生成的Mg2Ni和YH2仍然弥散分布，阻止Mg晶粒长大，同时吸放氢过程中的应力应变造成大量的裂纹，起到纳米化的作用。而后续原位生成的Mg2Ni和YH2对Mg基体的吸放氢反应起到催化作用，这种与Mg基体充分接触的原位催化效果更为有效。铸态Mg93Cu3.5Y3.5合金LPSO相中的周期性富集Cu、Y元素也在后续吸放氢过程中形成具有催化作用的Mg2Cu和YH2。研究表明：Mg-RE-TM合金有较强LPSO相形成能力，而LPSO相中的RE和TM元素在吸放氢过程中的产物具有纳米化和原位催化的作用，能有效降低Mg基储氢材料的放氢温度，改善吸放氢动力学性能。此类合金制备方法简单，过程可控性强，成本较低，能批量生产，是改善镁基储氢合金储氢性能和促进其实用化的一种有效途径。