镁是目前最轻的金属结构材料，在汽车、航空航天、国防军工、电子通讯等领域内具有重要的应用价值，其中汽车是镁合金最大的消耗市场。Mg-Al-RE系合金具有优异的高温性能，是最有潜力广泛应用到汽车上的镁合金体系之一。但由于其强度还不能满足汽车传动件的要求且成本较高，其应用范围受到极大的限制。因此，提高Mg-Al-RE系合金性能及研究相关强化机制对推动其在汽车上的广泛应用具有重要意义。　　本文首先研究了含廉价稀土元素La的Mg-4Al-4La-0.3Mn(ALa44)合金，结果表明:a）该合金中主要第二相形貌为树枝状，在新压铸得到的合金中为Al8La3相(体心正交结构，a=0.44 nm，b=1.456 nm，c=1.265 nm)。经过高温热处理或长时间室温时效，Al8La3相会转变为Al11La3相(体心正交结构，a=0.4432 nm，b=1.0132 nm，c=1.3142 nm)，这种相变的发生与相的尺寸等有关。另外，在该合金中还存在少量的Al2La相，Al10La2Mn7相和依附在树枝状相表面的纳米尺寸的Al8Mn5相。b）第一性原理计算结果表明，在Al-La二元合金系统中，Al11La3，Al3La，Al2La和AlLa相在温度低于1000K时是稳定的，而Al4La相在1000 K以下都是不稳定的。因此，在Mg-Al-La系合金中，树枝状相应该标记为Al11La3，并且在1000 K以下，Al11La3相对于Al+Al2La两相平衡都是热力学稳定的。另外，在0K下不稳定的AlLa3(Pm-3m)相在温度高于590K时将比AlLa3(P63/mmc)相稳定，这与实验结果比较吻合。c）压铸ALa44合金在150-200℃和50-93 MPa条件下，蠕变激活能为80-120 kJ/mol，蠕变应力指数约为7，表明蠕变机制为依靠位错核心扩散过程控制的位错攀移控制着蠕变，相应的TEM位错观察也验证了这一结论。　　其次，研究了含稀土元素Sm的Mg-4Al-(4，6)Sm-0.3Mn（ASm44或ASm46）合金，结果表明:a）Sm比La的晶粒细化效果更好，且Sm含量越高（＜6wt.％），晶粒越细小，合金强度越高。另外，该体系合金可时效强化，中低温短时时效后，合金的屈服强度明显提高，其根本原因是时效后在Mg基体中析出了大量的纳米尺寸(约3.7 nm)的Al3Sm相。根据经典强化理论，并结合第一性原理计算，揭示了析出强化机制为:Orowan位错绕过机制，相应的TEM位错观察也证明了这一结论。b）Mg-Al-Sm系合金的应变硬化速率受加工方式、温度、时效和应变速率等多种因素的影响，但合金中Sm含量对其影响不大。另外，时效对合金的高温抗蠕变性能有明显的影响:时效析出能够明显提高ASm46合金的高温抗蠕变性能，但却会降低ASm44合金的抗蠕变性能，这可能是由于在这两种合金中相应的蠕变机制不一样。　　最后，研究了三种改进ALa44性能的方法:一是利用两种固溶度差别较大的稀土元素来代替单一稀土元素，得到Mg-4Al-3La-2Sm-0.3Mn(AE432)合金，结果表明:La和Sm同时添加具有比单一稀土元素更好的晶粒细化效果，并且合金中出现了四种形貌的第二相:块状Al2(Sm-La)相、树枝状Al11(La-Sm)3相、花瓣状Al11(La-Sm)3相和棒槌状Al2(Sm-La)相。另外，该合金在室温和高温下的拉伸性能和高温抗蠕变性能都明显优于ALa44合金。在200℃和80-95 MPa条件下的蠕变应力指数呈类“S”形，表明合金在蠕变过程中除了蠕变变形外还发生了长程塑性变形，同时位错攀移的回复过程控制蠕变。二是利用廉价碱土元素Ca来代替一部分稀土元素，得到Mg-4Al-2La-2Ca-0.3Mn（ALaX422）合金，结果表明:La和Ca同时添加具有比单一稀土更好的晶粒细化效果，合金的平均晶粒尺寸仅为7.1μm。该合金中主要有两种第二相:粗条状Al11La3相和多孔网状或连续块状C36相，（六方结构，a=0.596 nm，c=1.979 nm）。其中，C36相与Mg基体具有确定的位向关系:[1120]C36‖[0001]Mg，(0001)C36‖(1010)Mg。经过中低温时效之后，在α-Mg基体中析出了大量的C15相，在靠近晶界处，C15析出相较长，分布密度较高;在晶粒中心，析出相较短，分布密度较低。另外，该合金在室温和高温下的拉伸强度明显高于ALa44合金，但在温度较低时，其断裂延伸率相对较低。蠕变实验结果表明，ALaX422合金的高温抗蠕变性能比传统AE44合金或ALa44合金低，在200℃和75-110 MPa时相应的蠕变机制为沿位错核心管道扩散过程控制的位错攀移。同时，位错交滑移及C15析出相等都对合金的高温蠕变行为有一定的影响。三是利用微合金元素B或Sr对ALa44合金进行改性，结果表明，微量B和少量Sr都能在一定程度上提高ALa44合金的拉伸性能，同时也能明显改变合金中共晶区的形貌。研究还发现，微量B能够明显提高合金的抗腐蚀性能，尤其是添加量为0.01 wt.％;少量Sr对合金的高温抗蠕变性能有影响，但影响规律较复杂。　　本文为开发低成本高性能汽车用压铸稀土镁合金提供了重要数据和设计思路。