在资源、能源和环境危机等因素的作用下,镁合金作为目前最轻的金属结构材料,因其具有高的比强度和比刚度、良好的减振性能和电磁屏蔽性等优点,被广泛地应用于汽车、航空航天和3C等工业领域中。但即便是已商业应用的Mg-Al系列合金同样存在强度不够高、耐热性差、耐蚀性差、塑性较低、应力加工困难而限制了其应用范围。本实验从镁合金材料冶炼、精炼和变形加工过程中微量稀土元素对Mg-Al合金强韧性、耐腐蚀性的影响入手,从微观、亚微观乃至原子、分子水平探讨其提高强韧性和耐蚀性的作用机理,不仅能丰富和发展镁合金的强韧性理论,且能为拓展镁合金的应用领域、充分发挥其性能潜力提供基础实验数据。在真空Ar气氛下分别熔化Mg-9A1-Zn合金和Mg-6Al-Mn合金,通过加入不同含量的La、Nd稀土元素进行精炼后,得到不同稀土含量的Mg-Al合金。计算了精炼过程中合金各组元的损耗速率,确定了真空Ar气氛下精炼的合金配比及最佳精炼温度；表征、测定和研究了稀土元素对合金晶粒尺寸、力学性能、腐蚀性能的影响,探讨了其细化组织、提高铸态镁合金性能的机制；对合金进行不同时间不同温度下的固溶时效处理,确定了最佳的固溶时效时间,研究了固溶时效处理后合金显微组织、力学性能、腐蚀性能的变化,并计算了Mg-9Al-Zn合金时效过程中Al原子的扩散系数,探讨了DP-β相形貌的变化对合金性能的影响及机理。(1)在真空Ar气氛下熔炼镁合金,精炼时间越长、精炼温度越高,Mg元素的损耗越大,而稀土元素的损耗率却随精炼温度的升高而降低,当稀土元素La、Nd的添加量分别0.2%和1.2%左右、当Al含量大于9%、6%时,稀土元素的损耗率保持稳定,分别为20%和30%左右。综合考虑Mg元素的蒸发损耗,精炼温度应设置在983K左右。(2)在Mg-Al合金中添加稀土元素,当La含量为0.16%时, Mg-9Al-Zn合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率均达到最大值,分别为245MPa、178MPa、12.18%,在3.5%NaCl溶液中平均腐蚀速率最低,为4.5mg·cm-2·d-1;当Nd含量为0.9%时,Mg-6Al-Mn合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率达到最大值,分别为了230MPa、127MPa和11.9%,在3.5%NaCl溶液中平均腐蚀速率最低,为3.5mg·cm-2·d-1。(3) Mg-9Al-Zn-xLa合金在410℃/16h/AC+170℃/24h/AC固溶时效处理后,析出相主要由β-Mg17Al12相和Al11La3相组成。Al原子的扩散,使少量的Mg17Al12不连续脱溶相逐渐转化为连续脱溶相；La元素的加入,减小了Al原子的扩散系数,影响了板条状DP-p相尺寸和分布Mg-9Al-Zn-0.16La合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率和硬度最大,分别为276MPa、208MPa、13.85%和138HV,比铸态时分别提高47.62%、41.84%、65.08%和36.5%,但是由于Al原子的扩散与β-Mg17Al12相形貌的改变,使其腐蚀速率有所提高。(4)经410℃/20h+170℃/24h固溶时效处理后,Mg-6Al-Mn-xNd合金中断续状的p相变成团状,一部分原先针状的Al11Nd3同样也转变为呈团状或球状；由于球状、类球形中间化合物的弥散作用,最佳力学性能的“拐点”发生变化,由铸态时0.9%的Nd含量转变为固溶时效态的0.3%的Nd含量,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为233.9MPa、154.3MPa和12.8%。