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镁合金中镁铝系合金的应用最为广泛,既包括铸造合金又包括变形合金,具有优异的铸造性能和抗蚀性能,但是由于铸态组织中的b-Mg17Al12相固溶处理后的析出强化效果较弱,该系列合金的综合力学性能还有待进一步改善。在凝固过程中对a-Mg晶粒进行细化处理可使b相的分布更均匀,是有效提高合金综合性能的方法之一,其中,添加含稀土元素的中间合金具有成本低廉、工艺简单、易控制、晶粒细化效果显著等优点。本文以添加稀土钇（Y）的Mg-Al合金为研究对象,分别从实验和理论计算两个方面去揭示A12Y化合物在合金凝固时的异质形核作用机制和晶粒细化机理。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、EDS能谱和X射线衍射（XRD）等手段分析研究了不同Y含量对AZ91镁合金组织及晶粒度的影响,讨论了室温状态下不同Y含量对镁合金硬度的影响。结果表明:添加含稀土Y中间合金后形成的A12Y粒子可成为a-Mg的有效形核核心;当合金中的Y含量小于0.5wt.%时,添加稀土Y中间合金能使a-Mg晶粒明显细化,最小平均晶粒度达到116μm,此时形成大量细小的颗粒状和长杆状A12Y中间相,有助于晶粒细化;但当Y含量增加到0.7wt.%时,a-Mg晶粒反而有变粗大的趋势。稀土元素的加入还可以明显的提升合金室温下的镁合金的硬度,当合金中的Y含量小于0.5wt.%时,合金的硬度随着Y含量的增加而增加,最大的硬度为62.4HV,较未加入稀土的AZ91D镁合金提高了19%,但当Y含量增加到0.7wt.%时,合金的硬度有减弱的倾向。采用第一性原理计算方法研究了Mg/A12Y界面的电子结构及能量,计算结果表明:A12Y（044）表面弛豫主要发生在表面结构的前三层,对A1终止及A1-Y终止型表面,层厚度大于9层时层间距变化逐渐稳定即达到收敛。Al终止型Al2Y（044）表面原子层间距变化量都比Al、Y终止型Al2Y（044）表面原子层间距变化量要小,因此,Al终止型表面比Al、Y终止型表面的结构稳定性要更好。计算分析Al2Y的电子结构及成键情况得到Al2Y体相内存在金属、离子及共价混合键。a-Mg在Al2Y粒子上形核时的Mg/A12Y界面能小于a-Mg直接形核液固界面能,这就满足了A12Y颗粒可以作为a-Mg有效形核核心的能量条件。利用第一性原理方法还计算分析了Mg-Al-Y金属间化合物中具有相同立方结构的AlY、MgY、Al2Y及Mg17Al12相的结合能、形成能、能带结构、态密度、及弹性常量,得到以下结论:通过结合能的对比确定四种化合物相的稳定性由强到弱的顺序依次为:AlY>Al2Y>MgY>Mg17Al12,通过形成能比较得出合金化能力由强到弱的顺序依次为:Al2Y>AlY>Mg17Al12>MgY,并且在镁合金凝固过程中Al原子比Mg原子会优先与稀土元素Y发生反应生成Al-Y化合物;四种相都具有部分金属特性,根据C12-C44的值都为负数,可判断四种相均为脆性相,这与剪切模量和体积模量的比值（B/G）得出的结论一致;杨氏模量是用来反应固体材料硬度的一种方法,其值越大则说明固体材料的硬度越好,可以知道四相的硬度由强到弱的顺序为:Al2Y>AlY>Mg17Al12>MgY。泊松比可以量化晶体抗剪切能力的稳定性,值越大则说明塑性越好,通过对比四相的泊松比大小得到塑性由强到弱的顺序为:MgY、Mg17Al12、AlY、Al2Y。