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Mg-Al合金当前备受关注的重要轻质结构材料，但其较低的力学性能使其应用受到一定的限制，晶粒细化是改善其力学性能的有效途径。碳质孕育细化是Mg-Al系合金晶粒细化的有效方法之一，但该技术的孕育细化效果易受到Fe(Mn)的干扰，其影响主要表现为“毒化”碳质晶核，加速孕育衰退。前期研究发现碳和Ca(Sr)复合孕育具有比单独的碳质孕育更高效的细化效果。但在碳和Ca(Sr)复合孕育条件下，Fe(Mn)对细化效果的影响及其与工艺条件之间的关系，特别是Fe(Mn)和Ca(Sr)对碳质晶核影响的交互作用行为目前尚不清楚。本文以Mg-3Al合金为实验材料，探索了Fe(Mn)添加与碳和Ca(Sr)复合孕育的顺序以及保温时间对碳和Ca(Sr)复合孕育细化效果的影响，研究晶核结构特性，揭示晶核生成与演变机制。取得了如下结果：1.碳和Ca(Sr)复合孕育与Fe(Mn)添加的顺序对复合孕育效果没有显著影响，碳质晶核的结构主要表现为心部为Al-Fe(Mn)相，外层由Al-C相包覆的双相结构粒子。在Ca(Sr)存在条件下，Fe(Mn)未对碳质孕育细化产生不利影响，即Ca(Sr)可有效避免Fe(Mn)“毒化”碳质晶核，本文将其定义为Ca(Sr)的“免毒化”效应。“免毒化”效应的关键所在为Ca(Sr)存在可促进该双相结构粒子的生成，并作为有效形核核心，保持晶粒细化效果。2.无论Mg-3Al熔体中是否含Fe(Mn)，延长保温时间(120min)对碳和Ca(Sr)复合孕育晶粒尺度无明显影响，未表现出显著的孕育衰退。在碳和Ca(Sr)复合孕育条件下，Fe(Mn)存在未对孕育衰退产生明显加速作用。3.基于吸附热力学理论计算了碳质微粒聚集与Al-Fe(Mn)吸附成膜体系的自由能变化趋势。和碳质微粒聚集相比，吸附成膜具有更低的自由能，碳质微粒更倾向形成复相微粒；碳质微粒越细小、Al-Fe(Mn)相粒子越粗大，吸附成膜的自发倾向越强。4、Ca(Sr)是表面活性元素，有朝界面偏聚的自发趋势，并降低界面能。计算结果表明，碳质相与Al-Fe(Mn)相之间的界面能越小，越容易促进复相微粒的生成。这一结果合理解释了Ca(Sr)有效避免Fe(Mn)“毒化”碳质晶核的“免毒化”机制。5、粒子的沉降模型表明，富Al-Fe相粒子具有较快的沉降速度，而碳质相和碳质复相微粒能在较长时间内在Mg-Al熔体中保持悬浮。因此在长时间的孕育处理中，碳质微粒和复相碳质粒子仍可充当异质形核核心并细化晶粒，因而不发生明显的孕育衰退。因商用Mg-Al系合金中均含有Fe(Mn)元素，本文所取得的研究结果对于碳质孕育细化技术在商用Mg合金中的推广应用具有重要的参考价值，对Mg-Al系合金用高效晶粒细化剂的开发具有一定的理论指导意义。