钢材表面的热浸镀金属镀层能为钢基体提供物理隔离和牺牲保护,延长钢材在大气环境中的服役寿命。富Al体系的Al–Zn–Si合金镀层钢材被广泛应用于家用电器、轻钢结构建筑、轨道交通等领域。向Al–Zn–Si合金镀层中添加适量的Mg或La可以提高镀层的耐蚀性,但Mg、La对镀层中物相组成和耐蚀性的影响存在较多争议,且镀层的耐蚀机理不明。本论文利用热浸镀模拟装置在DC01冷轧板表面制备不同Mg、La含量的Al–Zn–Si–Mg和Al–Zn–Si–La镀层;使用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对镀液、镀层的组织形貌进行观察,再用X-ray衍射分析（XRD）进行物相鉴定;结合热力学相图,分析各相的析出过程;并利用浸泡腐蚀加速试验和电化学测试技术,对比不同镀层的耐蚀性,从而研究合金镀层的腐蚀行为,并阐释镀层的耐蚀机理;为深入理解镀层合金层的形成规律,采用分子动力学模拟和第一性原理计算对Fe–Al固液反应进行理论分析,并探讨元素掺杂对体相扩散及Al相枝晶形核的影响。本论文得到的主要结果如下:1)Al–Zn–Si–xMg（x=0,1.25,3,4 wt.%）镀层中的Mg主要以Mg₂Si相和MgZn₂相的形式存在。其中MgZn₂主要以共晶的形式存在于枝晶间区域,Mg₂Si相在镀液中呈树枝状,并在高Mg浓度时发生团聚。Mg的添加使得镀层的腐蚀失重减少了63%⁷7%,其中Al–Zn–Si–3Mg镀层耐蚀性最好。结合电化学监测结果,阐明了Al–Zn–Si镀层以及Al–Zn–Si–3Mg镀层在NaCl溶液中的腐蚀行为。镀层耐蚀性提高的原因有三点,一是Mg的添加在镀层中形成了具有阴极保护能力的Mg₂Si和MgZn₂相,二是促进了致密腐蚀产物Zn₆Al₂（OH）₁₆CO₃·4H₂O的形成,三是抑制了Fe–Al合金层的暴露,削弱了电偶腐蚀引起的腐蚀加速。该部分研究揭示了富Al体系合金镀层的服役失效过程。2)Al–Zn–Si–x La（x=0,0.01,0.02,0.05 wt.%）镀层中微量的La抑制了Al相枝晶的形核,使枝晶变得粗大。镀层的合金层包括Fe₂Al₅相、Fe₄Al₁₃相和富Si四元新相。La的添加有助于抑制Fe的熔损和合金层的生长。此外,La可以抑制腐蚀过程中的阴极反应从而提高镀层的耐蚀性。3)通过理论计算模拟了Fe–Al固液反应过程,研究发现形核位置、形核热力学驱动力和异相界面能是影响固液反应的三个关键因素。提出了符合Fe–Al固液反应实验结果的合金层“形核-生长”模型。此外,对比了Zn、Si、Mg、Ti、La掺杂对Fe₂Al₅扩散的影响,结果表明Si、Ti、La掺杂有助于抑制Al的扩散,但Zn和Mg的掺杂却起了相反的作用。比较不同掺杂元素对Al晶胞稳定性,发现掺杂浓度高于1%的Ti、Fe和Ce有助于促进Al的形核,但Zn、Si、Mg、La的掺杂却不利于形核。