作为铝合金的理想增强体之一,金属间化合物Mg₂Si具有密度低、熔点高、弹性模量大、热膨胀系数低等优点,在提高合金力学性能方面具有巨大潜力。然而,铸造的Al-Mg-Si合金中,初生Mg₂Si呈现出粗大的树枝晶,割裂基体并且产生应力集中,严重损害了合金的力学性能。因此,调控初生Mg₂Si颗粒的形貌和尺寸可以提高合金力学性能。目前调控初生Mg₂Si形貌和尺寸的主要方法为变质处理和孕育形核。近年来对初生Mg₂Si研究的侧重点在非平衡凝固情况下单一元素对初生Mg₂Si的变质和孕育上。但是,单一元素变质所需要的变质剂含量往往较大,很大程度上增加了合金制备的成本;并且,由于初生Mg₂Si的析出温度较高,形核剂的选择仍然比较困难,靠一种元素不能达到孕育形核的目的。因此,探索一种全新的变质工艺对降低Al-Mg-Si合金制备成本、提高合金力学性能具有深远意义。复合变质作为一种新兴的变质方法开始受到广泛的关注;通过加入两种电负性差较大的元素,在凝固过程中形成作为初生Mg₂Si形核基底的物质,从而达到孕育形核的目的。然而,非平衡凝固情况下的动力学因素对复合变质初生Mg₂Si形貌演化的影响机制尚不明确。此外,晶体形核、生长动力学因素均对初生Mg₂Si的形成具有重要作用。在非平衡凝固情况下,变质元素的加入可以有效调控初生Mg₂Si的形貌。随着减小凝固冷却速度,合金越趋近于平衡凝固,新的组织也由此产生。然而,由于复合变质元素对初生Mg₂Si生长行为的影响要比单一元素变质复杂得多,关于在非平衡凝固向平衡凝固转化的过程中两种动力学因素对初生Mg₂Si形貌影响的研究较少。因此,本论文通过复合变质（Ca-Sb、Li-Sb、La-P）Al-Mg-Si合金来研究非平衡凝固下含有形核基底的初生Mg₂Si形貌演化以及生长过程。通过调控变质Al-Mg-Si合金的冷却速度来达到从非平衡凝固向平衡凝固转化的目的,进而研究该过程中晶体形核、生长动力学因素对初生Mg₂Si晶体形貌的影响。通过对复合变质的Al-Mg-Si合金进行热加工来探索能够球化初生Mg₂Si的工艺方法。主要研究结果如下:1)发现化合物CaSb₂、Li2Sb可以做为初生Mg₂Si的异质核心,初生Mg₂Si的形貌由粗大的树枝晶转变为细小的切角八面体,为初生Mg₂Si形核剂的选择提供实验依据。2)在Al-20Mg₂Si-0.5（Ca-Sb）合金中,随着Ca的含量增加时,即当Ca/Sb摩尔比分别为1:3、1:2、1:1、2:1、3:1时,初生Mg₂Si{100}晶面的暴露程度增加;即当Ca/Sb摩尔比分别为1:3、1:2、1:1、2:1、3:1时,初生Mg₂Si的{100}晶面的暴露程度增加,其形貌演化如下:粗大树枝晶→等轴树枝晶→切角八面体→扁平切角八面体→切角立方体。3)在Al-20Mg₂Si-0.2Ca合金中,揭示出随着凝固过程趋于平衡,晶体生长动力学因素（Ca原子的吸附-毒化作用）对初生Mg₂Si晶体形貌的影响程度减弱,初生Mg₂Si{100}晶面的暴露程度减小;即随着冷却速度的减小（由8.8减小到0.6 oC/s）,初生Mg₂Si形貌演化如下:立方体→切角立方体→切角八面体+十二面体→等轴树枝晶+八面体。4)揭示了切角立方体、宝石状切角八面体和扁平切角八面体初生Mg₂Si的骨架式生长过程。5)通过对Ca/Sb摩尔比为1的Al-20Mg₂Si-4.5Cu-0.5（Ca-Sb）合金进行挤压和T6热处理,合金中初生Mg₂Si发生球化;发现球状初生Mg₂Si的生成对合金力学性能的提高作用明显:合金最大抗拉强度（UTS）由²27 MPa增加到³03 MPa,延伸率由².4%增加到³.4%,为实现合金中增强体的球化提供借鉴。