镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、减震性能好、铸造性能优、良好的加工性能以及良好的可回收性等优点,在交通工具、航空航天、电子通讯等领域具有广泛的应用前景,被誉为2l世纪最富于开发和应用潜力的“绿色材料”。但是,镁合金的塑性变形能力较差、室温韧度低、拉伸强度较低等性能缺陷长期以来严重限制了镁合金的应用。AZ8l镁合金是最常用的铸造镁合金之一,本文针对其使用和加工过程中存在的问题,采用微合金化的方法来提高AZ81镁合金的综合力学性能,尤其是冲击韧度。本文通过金相显微组织观察、x射线衍射分析、扫描电子显微镜分析、硬度测试、拉伸性能测试、冲击韧度测试、断口扫描等分析测试手段,较系统地研究了Sb和Al-Mn-Sb中间合金对AZ81镁合金显微组织、力学性能的影响并分析了其强韧化机理。研究结果表明:Sb元素的加入可显著细化合金的组织并导致一种新相-Mg₃Sb₂的形成。Sb对AZ81镁合金的变质效果主要体现在对晶粒的细化和对合金第二相形貌的改变两方面。当Sb的加入量为0.1wt.%时,AZ81镁合金的α-Mg基体组织得到最大程度的细化且合金中β-Mg17Al12相的形貌得到最为显著的改善。AZ81基合金中沿晶界分布的网状相被打断为颗粒状弥散分布在合金基体上。此时,合金中的Mg₃Sb₂相也呈颗粒状弥散分布在晶界处。当Sb加入量超过0.1wt.%时,合金的基体组织开始粗化且原来沿晶界分布的颗粒状的β-Mg17Al12相又开始逐渐变得粗大、连续。同时,Mg₃Sb₂颗粒相也逐渐变为针状（Sb含量为0.6wt.%）。粗大的针状Mg₃Sb₂相对基体产生割裂作用,并在受力时引起应力集中。这无疑对合金的力学性能,尤其是拉伸强度,产生了极其不利的影响。Sb加入到AZ81镁合金可以使AZ8l镁合金的力学性能得到不同程度的提高。当Sb的加入量为0.1wt. %时,合金的冲击韧度和拉伸强度均达到最大值,17.928J/cm2和190MPa,分别比基体合金提高了31.3%和11.5%。合金的硬度也达到区域内最大值。但随着Sb含量的进一步增加,针状的Mg₃Sb₂相对合金的基体产生割裂作用,从而使合金的冲击韧度和强度降低。而合金的硬度由于合金中的Mg₃Sb₂相增多呈增长的趋势。当Sb以Al-Mn-Sb中间合金的形式加入时,Al-Mn-Sb中间合金对AZ81镁合金显微组织的影响规律与Sb元素相同。不同的是,Al-Mn-Sb中间合金对AZ81镁合金基体及第二相的细化变质效果优于纯Sb元素的变质效果。与加纯Sb的AZ81镁合金相比,加Al-Mn-Sb中间合金的AZ81镁合金基体组织更加细化且第二相更加细小、弥散。因此,Al-Mn-Sb中间合金对AZ81镁合金拉伸强度和冲击韧度的提高幅度比加纯Sb元素的AZ81镁合金较大。当Al-Mn-Sb中间合金的添加量为2wt.%时,AZ81镁合金的冲击韧度和拉伸强度分别18.286J/cm2和198MPa,分别比基体合金提高了34%和17.01%。硬度仍然随着Al-Mn-Sb中间合金的增加一直增加。因此,实验得出的Sb和Al-Mn-Sb中间合金的最佳加入量为0.1 wt.%Sb和2wt.% Al-Mn-Sb中间合金（合金中Sb元素的含量为0.1wt.%）,此时合金的显微组织和综合力学性能均为最佳。Sb元素的加入使得AZ81镁合金的拉伸断口的断裂方式由解理断裂变为准解理断裂,使合金的冲击断口由接近脆性断裂的准解理断裂过渡为接近韧性的准解理断裂。