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镁合金密度小，电子屏蔽能力强，阻尼减震性能好，机械加工方便，使其在汽车、电子、航空等领域获得了越来越广泛的应用。但镁合金的应用远不及其它主要金属材料，造成这种现状的主要原因在于镁合金材料自身的强度低、脆性大、耐蚀性差和高温性能差等原因。因此，通过晶粒细化的方法，积极探索改善镁合金的力学性能和成形性能的途径，对于推动镁合金材料的应用并发挥其性能优势具有重要意义。
在隔绝空气的条件下采用粉末原位合成工艺，利用Mg-Al-C三元系和Mg-Al-C-Ce四元系，分别制备了具有良好界面的Mg-Al4C3及Mg-Al4C3-Ce中间合金，并利用XRD、SEM和EDS分析了中间合金的物相组成、微观形貌及微区成分。Mg的加入有利于降低Al-C合成反应的温度，而Ce的加入可减小中间合金中Al4C3的尺寸并改善其分布。
以应用最广泛的AZ91D镁合金为研究对象，选用原位制备的Mg-50％Al4C3及Mg-50％Al4C3-X％Ce中间合金为细化剂，研究其加入量对合金组织的细化作用及性能的影响。此外，研究了Mn、Fe对Al4C3在AZ91D合金中的细化效率的影响，并探讨了相应的晶粒细化机制。
研究结果表明，Al4C3可显著的细化AZ91D合金的α-Mg晶粒，在加入1.8％(Mg-50％Al4C3)时，基体合金的枝晶明显细化，平均晶粒尺寸由36μm降到154μm。当加入1.2％(Mg-50％Al4C3-6％Ce)时，基体合金的枝晶形貌由六重对称状演变为细小的花瓣状，平均晶粒尺寸降至65μm。晶粒细化机制可归结为：Al4C3能够作为α-Mg的异质核心起到细化晶粒作用。稀土Ce除改善中间合金中Al4C3的形貌和分布，提高其细化效率外，还能在合金熔体固液界面前沿形成成分过冷，提高Al4C3形核率，并阻碍α-Mg晶粒长大。
Mn和Fe对Al4C3在AZ91D合金中的细化效率有促进作用，而且发现在初生α-Mg相中有一种以Al-C-O-Mn-Fe为核心，在其外表包覆了Al-C-O外壳的颗粒，该颗粒可能成为α-Mg的异质核心。
由于组织的细化，合金的力学性能提高，耐腐蚀性能有一定程度的改善。Fe元素的存在降低了AZ91D镁合金的耐腐蚀性，而Mn作为除铁剂则对合金的耐腐蚀性有增强作用。