镁合金具有密度低、比强度高等优点,是一种很有前途的结构金属材料,已被广泛应用于航空航天、汽车零部件、便携式电子设备等领域。世界各地的研究人员都在致力于通过各种手段来改进镁合金的各种性能,如合金化、热处理和热变形,以进一步提高镁合金的应用领域和适用范围。在镁合金中,AZ系列（Mg-Al-Zn）镁合金具有优良的耐蚀性和良好的力学性能,浇注性好,其中,AZ91合金具有中等强度和韧性,既可用于铸态,也可用于变形态,并可通过引入稀土元素进一步改进其机械性能。本研究是通过添加合金元素改性AZ91镁合金的显微组织,进而达到改善其力学性能的目的。本文选用AZ91镁合金作为基体合金,在添加一定含量Ca元素的基础上,探究了稀土元素Y、Sm比值一定时,总含量不同的混合稀土合金元素（Y和Sm）的加入量对AZ91合金微观组织和力学性能的影响。应用传统铸造方法制备了AZ91、AZ91-1Ca-x Y-y Sm（x=0,0.33,0.67,1;y=0,0.17,0.33,0.5wt.%）合金,研究了热处理、挤压工艺对合金组织及性能的影响。结果表明:通过XRD和EDS分析,添加Ca、Y和Sm合金元素的AZ91合金在铸造过程中形成α-Mg相、离异共晶β-Mg₁₇Al₁₂相、Al₂Ca相、Al₂Y相和Al₂Sm相。固溶处理后合金中的β-Mg₁₇Al₁₂相部分溶入基体中,时效后大量β-Mg₁₇Al₁₂相都均匀分布在晶界和晶内,而一些Ca、Y和Sm元素溶入基体后,能够起到固溶强化的作用。固溶时效后合金中析出层片状β-Mg₁₇Al₁₂相,并有颗粒状的β-Mg₁₇Al₁₂相在晶界附近析出。时效态AZ91、AZ91-1Ca-x Y-y Sm（x=0,0.33,0.67,1;y=0,0.17,0.33,0.5wt.%）系列合金的屈服强度和抗拉强度呈现先升高后降低的趋势。其中AZ91-1Ca-0.67Y-0.33Sm合金的力学性能最好,其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为172 MPa、243 MPa和8.9%。通过一定温度和挤压比的挤压实验分析可知:随着稀土元素含量的增加,挤压后AZ91、AZ91-1Ca-x Y-y Sm（x=0,0.33,0.67,1;y=0,0.17,0.33,0.5wt.%）合金的晶粒尺寸呈现逐渐减小的趋势。AZ91-1Ca-0.67Y-0.33Sm合金具有最佳的力学性能,此时合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为225 MPa、321 MPa和16%。AZ91镁合金在挤压过程中发生动态再结晶,显著细化晶粒,同时高温稳定相的分布也阻碍了位错运动,从而使合金的力学性能提高,但当高温稳定相过多时,容易在晶界处形成硬脆相,降低合金的力学性能。当Y、Sm总含量为1%时,峰值时效AZ91-1Ca-0.67Y-0.33Sm合金屈服强度、抗拉强度、延伸率分别达到了223 MPa,350 MPa,13%。