铸造Mg-RE合金因强度高、耐热性能好,在航空、航天及军工领域具有广阔的应用前景。细化晶粒是保证铸造Mg-RE合金具有优良性能的基础。本文以开发新型低成本高性能铸造Mg-RE合金为目标,采用廉价的Al替代Zr作为晶粒细化剂,制备了Mg-（Y）-Nd-x Al合金。采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、万能拉伸试验机、维氏硬度计等测试手段,系统的研究了Al对Mg-3Nd和Mg-4Y-3Nd合金晶粒细化行为、显微组织及力学性能的影响;在此基础上研究了冷却速率对Al细化Mg-（Y）-Nd合金细化效果的影响,揭示冷却速率对晶粒细化和粗化现象的影响机制;优化了Al细化Mg-4Y-3Nd合金热处理工艺,阐明热处理过程中合金组织转变规律和强化机制。获得如下结果:对Mg-3Nd-x Al（x=0,1,2,3,4）合金组织和力学性能研究发现,添加Al能够显著的细化Mg-3Nd合金组织,并提高合金力学性能,Al含量为3%时细化效果最佳（晶粒尺寸为48±4μm）,铸态力学性能最优,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为:222 MPa、71 MPa、16.8%;Mg-3Nd-Al合金铸态组织由α-Mg基体、晶界附近的针状Al₁₁Nd₃相、晶粒内部的颗粒状Al₂Nd相组成,优先析出的Al₂Nd颗粒与α-Mg基体的位向关系为[101]_Al2Nd||[1 100]_Mg,（2 22）_Al2Nd～||（0002）_Mg,可作为α-Mg基体的异质形核质点;固溶处理后Al₁₁Nd₃相分解为Al₂Nd相和Al元素,Al₂RE相不发生变化,合金具有较弱的时效强化效果;与Mg-3Nd-0.5Zr合金相比Mg-3Nd-3Al细化合金具有较高的铸态抗拉强度、延伸率和良好的晶粒热稳定性。对Mg-4Y-3Nd-x Al（x=0,0.6,1.2,1.5,2.0）合金组织和力学性能研究发现,在Mg-3Nd合金中引入4%Y后,达到最佳细化效果时Al的添加量降至1.5%;最佳细化效果合金晶粒尺寸为46±4μm,铸态组织由α-Mg基体、网状Mg₅RE相和Al₂RE（Al₂YNd）相组成,其中颗粒状的Al₂RE相可以作为形核质点细化合金组织,固溶处理时Mg₅RE相溶解,Al₂RE相不溶解,合金具有一定的时效强化效果。冷却速率影响Mg-（Y）-Nd-Al合金中Al₂Nd或Al₂RE形核颗粒的数量密度和尺寸,进而影响合金细化效果。冷却速率增加,Al₂Nd或Al₂RE形核颗粒数量增加,细化效果增强。一般情况下,合金晶粒尺寸随冷却速率增加而减小,然而,在较高的冷却速率下Al₂Nd或Al₂RE形核颗粒的尺寸减小,导致有效形核颗粒数量减少,晶粒发生粗化现象（如Mg-3Nd-2Al、Mg-4Y-3Nd-0.6Al和Mg-4Y-3Nd-1.2Al合金）。Mg-4Y-3Nd-1.5Al合金在固溶过程中,析出板条状18R型LPSO相和细小针状Al₂RE相,在较高的温度下固溶可将这些析出相溶解,合金时效析出序列与Zr细化合金相同;Mg-4Y-3Nd-1.5Al合金经优化的热处理工艺处理后抗拉强度为285 MPa、屈服强度为197 MPa、延伸率为5.7%,其力学性能与Mg-4Y-3Nd-0.5Zr合金力学性能相当。