Mg2Si相因其具有优良的热力学特点以及适中的弹性参数等优点,可以使合金的力学性能得到明显改善,是理想的增强相。Mg-Al-Si系合金与其他Mg-Al系合金相比,由于添加了Si元素,形成的Mg2Si相可显著提升合金的室温、高温强度,可应用于工况更复杂且要求更高的场合。细小且分布均匀的Mg2Si相可以提高合金的综合力学性能,而偏聚分布的Mg2Si相则有利于功能梯度材料的制备。本文以Mg-9Al-3Si合金为研究对象,利用合金化处理细化初生Mg2Si相;利用超声-合金化复合处理提高合金的力学性能;利用脉冲磁场-合金化复合处理控制合金的凝固组织,制备梯度材料;利用热挤压变形工艺,研究合金热变形行为,建立本构模型,优化合金的热加工参数、改善合金微观组织。为此,本文首先研究了Sr、Y合金化处理对合金凝固组织及力学性能的影响,在此基础上,研究了超声-合金化复合处理,脉冲磁场-合金化复合处理对合金中初生Mg2Si相的形貌、分布及合金力学性能的影响,最后对最佳合金化工艺参数下的试样进行了等温恒应变速率压缩实验,建立本构模型并分析合金的热变形行为及微观组织变化。研究结果表明:1)在复合添加Sr、Y元素后,合金的凝固组织有所改善,且力学性能明显提高。对比发现,Sr、Y复合添加的效果好于单一元素添加的效果;复合处理与未处理的试样相比,初生Mg2Si相的尺寸减小了40%,其室温抗拉强度和伸长率分别提高了31.2%和300%;复合添加Sr、Y时,当Y元素添加量在0～1.17%范围内时,随着Y元素含量的增加,合金中初生Mg2Si相的尺寸和Sr’值均先减小再增加,转折点为0.78%;合金的力学性能变化规律与合金中初生Mg2Si相的尺寸及分布规律基本一致;初生Mg2Si相尺寸越小,离散程度越好,合金力学性能越好。2)在超声-合金化复合处理条件下,合金的凝固组织和力学性能均得到显著改善。对比发现,超声-合金化复合处理的效果最佳,好于单一超声或单一合金化处理;与未处理条件下的试样相比,复合处理条件下,合金中初生Mg2Si相尺寸减小了72.9%,其室温抗拉强度和伸长率分别提高了125%和310%;随着超声功率的增加以及超声时间的延长,初生Mg2Si相的尺寸呈逐渐减小的趋势;合金力学性能的变化规律与初生Mg2Si相的尺寸形态基本对应,初生Mg2Si相越小,合金的力学性能越好。3)在脉冲磁场-合金化复合处理条件下,当脉冲电压在0～300V范围内增加时,初生Mg2Si相先细化后粗化,转折点为100V;在1～10Hz范围内,脉冲频率对Mg2Si相的尺寸影响不明显;模具预热温度在200～600℃范围内增加时,初生Mg2Si相的尺寸逐渐增加。合金通过脉冲磁场-合金化复合处理后,初生Mg2Si相在宏观上出现不同程度的梯度分布,其体积分数从试样心部到边缘逐渐增加;合金的硬度从心部到边缘逐渐增加,呈连续梯度分布;合金硬度及耐磨性的变化规律同初生Mg2Si相体积分数的变化规律基本保持一致。4)在热变形过程中,峰值应力随着应变速率的降低和温度的升高而减小,且峰值应力相对于应变速率的敏感性随着变形温度的下降而增强。建立了引入应变的Mg-9Al-3Si合金热变形Arrhenius本构方程,模型能够较好地预测合金在250～400℃和0.001～10s-1范围内的流动应力;在300℃,350℃及0.001～10s-1范围内,模型的平均绝对误差分别为1.57%和1.76%;在低温高应变速率(250℃,ε为1～10s-1)以及高温低应变速率(400℃,ε为0.001～0.01s-1)条件下,模型的误差较大。在250～400℃和0.001～10s-1范围内合金的平均变形激活能为183.58k J/mol,平均应变速率敏感指数为0.1616。在低温（250～300℃）变形时,动态再结晶仅发生在晶界处,初生α-Mg晶粒没有发生再结晶;在高温（350～400℃）变形时,初生α-Mg晶粒发生了明显的动态再结晶;随着热变形温度的增加和应变速率的降低,再结晶区域明显扩大,再结晶晶粒逐渐长大。