作为使用最为广泛的商用镁合金,Mg-Al系镁合金综合力学性能的提高一直是研究的热点。由于Mg₁₇Al₁₂相的存在,该类合金的使用温度一般不超过120℃。将稀土元素加入Mg-Al系合金中形成高熔点化合物是提高其力学性能较为可行的方法,稀土化合物的存在既能够抑制室温位错运动,又可以阻碍高温位错运动和晶界滑移,但合金成本随之提高。Si元素是提高合金耐热性的低成本元素,然而传统的Mg₂Si相较为粗大,一般只能用于强化铸造Mg-Al系合金。本研究以低成本元素设计同时提高Mg-Al系合金的室温及高温力学性能为目的,选择铝含量相对较高的Mg-9Al-Zn作为参考蓝本,设计了Mg-9Al-Zn-0.5RE-Si、Mg-9Al-Zn-0.5RE-0.5Ca-Si、Mg-9Al-Zn-0.5RE-0.5Ca、Mg-9Al-Zn-0.5RE-0.5Ca-0.5Si四种合金。通过Ca、Si及La/Ce混合稀土元素低合金化产生协同作用,调整Mg-9Al-Zn合金中Mg₂Si相、CaMgSi相及稀土化合物的数量及形态,研究了这三类元素低合金化Mg-9Al-Zn合金的协同作用规律,对四种合金的微观组织和力学性能进行研究。此后对合金进行挤压变形,对变形合金的微观组织及力学性能进行研究,分析其室温及高温强化机理。研究结果表明:1、与本文相同质量比的三类低合金化元素在Mg-9Al-Zn合金中产生的协同作用规律如下:稀土元素与Si元素协同作用时,合金中会形成Mg₁₇Al₁₂相、Al₁₁（La,Ce）₃相和Mg₂Si相;稀土元素与Ca元素协同作用时,合金中会形成Mg₁₇Al₁₂相、Al₁₁（La,Ce）₃相和Al₂Ca相;当Ca、Si和稀土元素协同作用时,合金中会形成Mg₁₇Al₁₂相、Al₁₁（La,Ce）₃相、Mg₂Si相和CaMgSi相。值得关注的是,Ca、Si和稀土元素的添加量均为0.5wt%时,Mg₂Si相显著细化,合金力学性能显著提高。2、四种铸态合金经T6（420℃/20h+200℃/64h）处理后具有良好的力学性能,时效峰值态Mg-9Al-Zn-0.5RE-0.5Ca-0.5Si合金具有最佳的力学性能,室温下其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为¹31MPa、¹72MPa和².4%;200℃拉伸时,其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为¹10MPa、¹29MPa和⁵.4%。合金的断裂方式从沿晶断裂为主逐渐向穿晶断裂转变,由脆性断裂逐渐向韧脆混合型断裂转变。3、大量化合物的存在能够促进挤压过程动态再结晶形核,显著细化晶粒。四种合金的平均晶粒尺寸分别为6.6±0.5μm、5.1±0.3μm、4.2±0.2μm、3.8±0.2μm。晶粒的充分细化使合金室温力学性能显著提高;尽管晶粒细化使低熔点晶界比例迅速增加,但弥散分布的破碎化合物和高熔点析出相有效钉扎了晶内位错运动和晶界滑移,使合金室温和高温力学性能同时有效提高。挤压态Mg-9Al-Zn-0.5RE-0.5Ca-0.5Si合金具有最佳的力学性能,室温下其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为³51MPa、³83MPa和⁷.4%;200℃拉伸时,其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为¹36MPa、¹53MPa和⁴9%。4、在125-150℃/40-100MPa条件下,挤压态Mg-9Al-Zn-0.5RE-0.5Ca-0.5Si合金蠕变机制以位错蠕变为主,伴随着晶界滑移、晶格自扩散。5、挤压态合金在200℃等温时效16h时达到峰值,β-Mg₁₇Al₁₂相呈层片状或颗粒状析出。挤压时效峰值态Mg-9Al-Zn-0.5RE-0.5Ca-0.5Si合金室温下屈服强度、抗拉强度和延伸率分别达到了³62MPa、³98MPa和⁶.5%。但由于时效析出的β-Mg₁₇Al₁₂相在高温条件下发生软化,因此挤压时效峰值态合金的高温力学性能与挤压态合金相比较低。