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镁合金作为市场上可用的最轻的合金,具有较高的比强度、比刚度,较好的阻尼减振性能,易于回收利用等优点,但是,绝对强度不高,塑性加工能力较差,耐腐蚀性能差等缺点,同时也对镁合金的继续推广利用造成了阻碍。在含铝镁合金中添加RE和Sb,不仅可以充分发挥稀土的作用,而且生成了球状稀土相,使含铝镁合金的综合力学性能得到明显提高。但是RE和Sb合金化含铝镁合金的作用机理尚不清楚,一定程度上限制了通过稀土合金化手段进一步提高含铝镁铝合金综合性能的进行。本课题的主要研究对象是AZ31+1%RE+1%Sb合金,分别从热力学、动力学和晶体学三个角度分析合金体系中第二相的析出行为,以及球状稀土相的形成机制。我们利用Miedema模型与活度计算模型,结合相图,对RE-Sb相、Mg-Sb相、Al-RE相和Mg-Al相在合金凝固过程中的析出顺序做了相应的分析。通过液淬实验模拟了合金的实际凝固过程,得到了合金凝固不同阶段的液淬试样,结合OW、SEM、EDS等检测手段,得到了RE-Sb相和Mg-Sb相形核生长过程中的形貌演变规律,得到了RE-Sb相与Mg-Sb相、RE-Sb相与Al-RE相的实际析出次序。利用背散射衍射(EBSD),得到了第二相的晶体结构数据,通过分析比较,研究了RE和Sb对合金的作用机理和CeSb相的生长机制。主要结论如下：通过热力学计算可知,RE和Sb之间的结合能力最强,RESb相的存在优先析出的可能性。紧接着,从热力学角度对合金系中的第二相析出顺序做出分析：RE、Sb混合加入AZ31镁合金后,首先生成RE-Sb相；之后,若RE有剩余,则优先生成Al-RE相,若Sb有剩余,则优先生成Mg-Sb相；紧接着,随着a-Mg基体的凝固,Mg-Al相逐渐形成。在AZ31+2%RE+1%Sb合金组织中,发现了颗粒状的RE-Sb相与针状的Al-RE相共存,在AZ31+1%RE+2%Sb合金组织中,发现了颗粒状的RE-Sb相与长条状的Mg-Sb相共存。上述现象与热力学分析的结果相符,同时也说明热力学分析对合金成分设计具有一定的借鉴意义。在动力学研究中,将AZ31+1%RE+1%Sb合金加入RE和Sb之后的熔炼过程分成四个阶段,分别是：780℃；温度下15min的保温阶段；从780℃到720℃的炉冷阶段；在720℃温度下20min的保温阶段；合金离开熔炼炉之后的水冷阶段。液淬实验模拟了这四个阶段,制得了不同阶段的液淬试样。通过液淬实验,研究了第二相的析出行为：RE-Sb相在熔炼过程的第二阶段就开始形核长大,生长过程中保持了颗粒状的形态,最终分布在a-Mg基体的晶粒内部；Mg-Sb相在熔炼过程的第三阶段和第四阶段形核长大,形貌上逐渐相长条状转化。RE-Sb相先于Mg-Sb相和Al-RE相形核长大,这印证了热力学计算的结果。晶体学研究中,通过EBSD实验,确定了RE-Sb相(Ce-Sb相)、Mg-Sb相、Al-RE相(Al-Ce相)、Mg-Al相和a-Mg相的晶体结构,通过点阵错配度的计算,判定CeSb相能够作为a-Mg基体的形核衬底,分布于基体晶粒内部可以起到细化晶粒的作用。Mg3Sb2相和Al4Ce相可以作为Mg17Al12相的形核衬底,分布于基体晶界上,起到细化晶粒和打散Mg17Al12相网状结构的作用。在AZ31+1%RE+1%Sb合金的凝固过程中,外部生长环境对CeSb相的相貌没有太大约束力,决定CeSb相形貌的主要因素是其晶体结构。分析比较了CeSb相的晶体结构,发现其拥有较完整的晶体对称性,三个低指数晶面按照面密度从大到小顺序排列为{111}>{100}>{110}.而且三个晶面的Jackson因子均大于2,说明晶面会按照小平面生长的方式生长。根据Bravais-Friedel定律,{111}平面最有可能以平面生长,最终成为多面体状CeSb相的表面显露出来。