为了改善镁-铝系合金的高温抗蠕变性能,提高其塑性和韧性,必须深化对镁-铝系合金的凝固机制,特别是Mg-Mg17Al12共晶组织的形成机制的认知,这将有助于通过调整合金成分,改进铸造条件,来控制合金的凝固组织,以获得性能良好的铸件。本文采用不同的铸型条件,以获得不同冷却速度,制备了铝含量从3wt.%～38wt.%的宽成分范围的镁合金凝固试样。采用OM、SEM等手段观察了合金的显微组织,采用XRD定量分析计算了阶梯金属型试块两个区域显微组织中Mg17Al12相的质量分数,采用DSC和TEM分析了在近共晶成分的合金中出现的特殊共晶组织,依据凝固动力学、热力学理论分析了镁-铝合金共晶生长机制。研究结果表明:冷却速度的影响作用是:随冷却速度增大,初生树枝晶的晶粒越小,二次、三次枝晶臂发达。在铝含量较低时,随冷却速度增加,凝固组织中β相的析出量增加;在铝含量较高时,随冷却速度增加,凝固组织中β相的析出量反而减少。冷却速度对共晶成分合金凝固组织中β相的析出量几乎没有影响。冷却速度增大,增加了在β相形核前形成大过冷度的可能性,使共晶β相趋向于以离异方式生长。高冷速下发达的树枝晶生长也会增大形成离异共晶组织的倾向。Mg-Al系合金的共晶形貌有着多种类型。随铝含量的增加,共晶组织经历了完全离异、部分离异、粒状到纤维状和层片状共晶的转变。这一系列转变是一个连续的过程,粒状共晶可以看作是规则共晶(共生生长)和非规则共晶(分离生长)的一种过渡形貌。共晶的质量分数处于30%～50%范围内是Mg-Mg17Al12规则共晶-非规则共晶的过渡区,在此范围内还会受到冷却速度和初生枝晶形貌影响。在普通铸造的冷却速度条件下,近共晶成分Mg-Al合金的凝固过程中,有可能会形成一种带有板条状鱼脊特征的树枝状共晶组织。即先析出板条状共晶,然后以板条状共晶为树枝主杆,侧向生长出纤维状共晶作为分枝,形成一种特殊形貌的树枝状共晶组合体。这种共晶形貌在以前的文献中尚未见报道。