镁硅系合金由于在晶界处引入了Mg₂Si相,同时Mg₂Si相具有低密度（1.99×10³ Kg/m³）,高弹性模量（120 GPa）,高熔点（1085℃）,高硬度（4500 MN/m²）等优点,增强了合金的力学性能。然而以普通的铸造方式制备的Mg-Si合金中的Mg₂Si在基体中呈现为粗糙的树枝晶和汉字状形貌,其锋利的边角在和基体接触时会产生应力集中,导致内部裂纹的生成,降低合金的力学性能,因此,改善铸造过程中的生成的Mg₂Si的形貌是提高合金力学性能的有效途径。近些年来已经有非常多的国内外学者研发出了改善Mg₂Si形貌的方法,其中有快速凝固技术,离心铸造技术,热挤压技术,定向凝固,固相反应合成法等,但是这些方法操作困难,工艺过程复杂并且难以控制,最重要的是对合金中Mg₂Si的形貌改善并不明显,需要进一步改善工艺方法。变质处理是在熔炼过程中加入变质剂,通过变质剂改变Mg₂Si的形核和长大,从而改善Mg₂Si的形貌,操作简单,效果良好,成本低,成为国内外研究改善Mg₂Si形貌的主要方法。目前关于Mg₂Si的变质处理已经有了很深的研究,比较常用的变质剂有稀土元素（RE）、盐类化合物和碱土元素等,可以有效的改善Mg₂Si的形貌,将初生Mg₂Si颗粒的形貌从粗大的树枝晶细化成细小的规则的多边形,改善合金的力学性能。然而,大多数学者都是研究单一元素对Mg₂Si相的影响,对于两种及以上元素复合变质的研究较少,因此,进一步研究两种及以上元素复合变质对Mg₂Si相的影响具有重要意义。本文主要研究了不同元素的复合变质对Mg-4Si合金组织和性能的影响,首先研究了Ce、Sb复合变质对Mg-4Si合金中Mg₂Si相的改善效果,并且探究了Ce、Sb复合变质的机理和合金力学性能的变化;还研究了Nd、Sb复合变质对Mg-4Si合金中Mg₂Si相的改善效果,并且探究了Nd、Sb复合变质机理和合金力学性能的变化;然后研究了固溶处理对Ce、Sb复合变质后的合金中的Mg₂Si相的影响,找到了最佳固溶温度和时间;最后研究了挤压处理对Nd、Sb复合变质的4.0wt.%Si-AZ91合金中Mg₂Si相的影响,研究了挤压前后力学性能的变化;这些研究的目的是为了找到一种改善Mg₂Si形貌最简便并且改善效果最佳的方案。主要结论归纳如下:（1）加入1.0wt.%Sb和1.5wt.%Ce的复合变质的效果最好,可以有效的改善Mg-4Si合金中初生Mg₂Si相的形貌,从粗大的树枝晶转变为细小的规则的多边形颗粒,颗粒的平均尺寸从81.5μm减少到7.3μm,合金的布氏硬度从64.3 HB增加到93.2 HB,拉伸强度从103.5 MPa增加到167.8 MPa,Ce、Sb复合变质的机理为Sb元素在Mg-4Si合金中形成Mg₃Sb₂相,Mg₃Sb₂相先于Mg₂Si相生成,并且可以作为Mg₂Si相的异质形核核心,增加Mg₂Si的形核率,Ce元素富集在初生Mg₂Si颗粒的生长表面,阻碍了初生Mg₂Si颗粒继续长大,最终成为规则的八面体。（2）加入1.0wt.%Sb和1.0wt.%Nd的复合变质的效果最好,可以有效的改善合金中的初生Mg₂Si的形貌,初生Mg₂Si从粗大的树枝晶转变为规则的多边形颗粒,并且均匀分布在基体中,颗粒平均尺寸从78.3μm减少到6.5μm,,合金的布氏硬度从65.74 HB增加到87.68 HB,拉伸强度从112.3 MPa增加到175.8MPa,延伸率从2.23%增加到4.61%。复合变质的机理为在Mg-4Si合金中加入1.0wt.%Sb和1.0wt.%Nd后,可以形成Nd₄Sb₃相作为Mg₂Si相的形核核心,增加Mg₂Si相的形核率,从而改善Mg₂Si的形貌,提高合金的力学性能。（3）固溶处理可以有效的改善Ce、Sb复合变质后合金中初生Mg₂Si相锋利的边缘和边角,使其变得圆润,使汉字状共晶Mg₂Si转变为点状;固溶处理后的合金的力学性能有了提升,主要是因为合金内Mg₂Si相形貌的变化,合金在500℃固溶处理24 h会出现过烧现象,破坏合金的组织,降低合金的力学性能。（4）挤压处理不能破碎加入1.0wt.%Sb和1.0wt.%Nd复合变质后的4.0wt.%Si-AZ91合金中的Mg₂Si颗粒,挤压后的合金中的初生Mg₂Si颗粒和固溶态合金中的颗粒的平均尺寸相差不大,说明挤压处理对初生Mg₂Si颗粒的影响较小,这主要是因为Mg₂Si相的弹性模量高,硬度高,同时复合变质后的初生Mg₂Si颗粒尺寸小,在合金中呈现为规则的八面体,与基体界面结合力强,在挤压过程中不容易碎裂。合金在挤压处理中析出的第二相Mg₁₇Al₁₂限制了基体晶粒的长大,使基体晶粒变得细小,从而提高了合金的塑性和韧性。