本文采用电感耦合等离子直读光谱仪(ICP)、光学显微镜(OM)、带能谱分析(EDAX)的扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(xRD)、力学性能试验机、俄歇能谱分析仪、电化学测试系统等分析手段，分别研究了Ca及稀土Ce、La对AZ91D镁合金显微组织、力学性能、失重腐蚀速率、腐蚀形貌、开路电位、极化曲线、阻抗频谱、腐蚀膜结构、析氢腐蚀速率等的影响规律。 研究发现，Ca的加入使AZ91D合金表面形成了较厚的高富铝腐蚀保护膜(膜层中三价铝的浓度达到30％)，并且在晶界上形成了具有腐蚀阻碍作用的网状耐蚀A12Ca相，从而大大提高了合金的耐蚀性，其中当Ca含量达到3％时，合金的失重腐蚀速率降低至AZ91D的14.1％。此外还发现，Ce或La的加入使AZ91D合金表面形成了富铝腐蚀膜层，并且使合金中细小的层片状β相增多以及晶界上β相的网状结构更加完整，从而增强了β相的腐蚀阻碍作用，降低了合金的腐蚀速率，其中当加入2％Ce或1％La后，腐蚀速率分别降为AZ91D合金的21.8％和47.2％。 显微组织分析表明，在AZ91D合金中加入Ce或La后，生成了条状的铝稀土相(Al<,4>Ce和Al<,11>La<,3>)和块状的铝稀土锰相(Al<,10>Ce<,2>Mn<,7>和Al<,8>LaMn<,4>)，并且通过腐蚀形貌和腐蚀产物的分析，探明了这两类稀土相在电化学腐蚀过程中的作用。其中，条状的铝稀土相属于阴极耐蚀相，但其阴极面积远远小于β相的阴极面积，所以铝稀土相并没有明显加速镁基体的腐蚀；而块状的铝稀土锰相作为阴极耐腐蚀相，与基体构成电偶腐蚀，其阴极面积也较大，因此加速了镁基体的腐蚀。虽然铝稀土相和铝稀土锰相都是耐腐蚀相，但由于其形态为条状或块状，分布也不连续，所以并不能起到阻碍腐蚀的作用。 开路电位和极化曲线的测试表明，在AZ91D合金中加入Ca、Ce或La后，合金的开路电位增大，并且合金在饱和Mg(OH)<,2>的ASTM D1384标准水溶液中的钝化区间增大，钝化电流降低，表明合金的钝化效果增强，合金的耐蚀性提高。阻抗频谱测试表明，AZ91D、AZ91D-xCa、AZ91D-xCe和AZ91D-xLa合金的阻抗频谱都是由一个高频容抗环和一个中低频容抗环组成，并且随着Ca、Ce或La含量的增大，高频容抗环的半径明显增大，说明合金的耐蚀性有所提高。此外，根据镁基体的电化学反应过程及阻抗分析理论，推导出阻抗频谱曲线的等效电路：一个溶液电阻R<,e>，一个由腐蚀膜效应引起的容抗C<,f>和一个腐蚀膜阻抗R<,f>，一个电荷传递电阻R<,t>和一个常相位角元件CPE。结合镁基体的电化学反应过程与阻抗频谱的分析，提出了镁基体的电化学腐蚀机理。当电位很负时，由Mg(OH)<,2>形成的保护膜比较完整，镁的阳极溶解几乎停止，此时阴极析氢反应主要发生在Mg(OH)<,2>保护膜上，并随着电极电位的正移而减小。当电位升高到Mg(OH)<,2>保护膜的平衡电位时，保护膜出现局部分解，并出现裸露的金属镁，此时开始有阳极反应的发生，即金属镁开始溶解，并且随着电极电位的正移，镁溶解速度增大。同时裸露的金属镁面积增大，而阴极析氢反应在金属镁裸露处比在Mg(OH)<,2>保护膜覆盖处容易得多，因此析氢反应随着电位的正移而增大。 根据AZ91D、AZ91D-3.0Ca、AZ91D-2.0Ce及AZ91D-1.0La镁合金表面腐蚀膜的AES分析，发现这四种镁合金的腐蚀膜结构类似，都分为三层结构：1)腐蚀膜外层，是完全的腐蚀产物层；2)腐蚀膜中间层，是腐蚀产物和金属基体之间的过渡层；3)腐蚀膜内层，是金属基体的微氧化层。而Ca、Ce或La的加入，使AZ91D合金的腐蚀膜外层和中间层都出现了明显的铝的富集，从而增强了腐蚀膜的稳定性，提高了合金的耐蚀性。 根据析氢腐蚀速率的变化趋势，把AZ91D合金的腐蚀过程分为三个阶段：腐蚀初期、腐蚀中期、腐蚀后期。在AZ91D合金中加入2％Ce或1％La后，合金的腐蚀速率降低并且稳定期的时间增大，这主要是由于腐蚀膜层中富铝层的保护作用和晶界上网状β相的腐蚀阻碍作用。而在AZ91D合金中加入3％Ca后，合金的析氢腐蚀速率远低于AZ91D，并且合金在腐蚀后期一直处于腐蚀速率较低的平衡状态，这主要是由于高富铝腐蚀膜层的保护作用和晶界上完整的网状耐蚀．Al<,2>Ca相的腐蚀阻碍作用。