镁及镁合金是最轻的金属结构材料,被广泛应用于各种军事和民用领域,但是镁合金的结晶温度范围宽、体收缩率大,易产生缩松,铸态组织比较粗大,严重影响其机械性能。本论文通过在纯镁及AZ91D镁合金熔炼过程中加入三氧化二锑来引入锑元素,研究了锑的含量、熔炼温度、静置时间等对纯镁及AZ91D镁合金微观组织产生的影响,并在此基础上,从金属凝固过程的形核与生长角度,进一步探讨了锑对凝固微观组织的细化作用机理。论文的主要结论如下: （1） 分析了锑在AZ91D镁合金中的存在形式。用扫描电镜和Inca能谱仪对加锑后的AZ91D镁合金试样进行元素面扫描,结果显示,锑在AZ91D中有两种存在形式:固溶于α-Mg基体和β相中;生成条状新相。用透射电镜分析新相的具体组成和结构发现,这种新相是由Mg和Sb生成的金属间化合物Mg₃Sb₂,具有密排六方结构。 （2） 研究了锑的含量、熔炼温度、静置时间对AZ91D镁合金微观组织的影响。在锑的含量为0.69%时,锑对AZ91D镁合金的细化效果较好,合金的晶粒平均尺寸由原来未加锑时的128μm减小为62μm,微观组织中的脆性β相含量减少,并且由不连续网状分布变为断续、离散的分布形式。800℃下加入锑获得的微观组织比720℃和850℃时的更为均匀,其中的β相呈细小、弥散分布。加锑后合金液的静置时间延长到两小时,锑的作用效果保持不变,因此,锑对AZ91D镁合金具有持久的细化作用。 （3） 探讨锑的细化机理。锑对AZ91D镁合金微观组织的细化,是异质形核和抑制生长综合作用的结果。生成的Mg₃Sb₂相与α-Mg基体具有相同的密排六方结构,满足非均匀形核的基本条件,是良好的异质形核核心;Mg₃Sb₂相熔点较高,凝固过程中先于其他相析出,在晶体长大时起到抑制生长的作用,细化了晶粒,使β相的分布更加弥散、均匀。同时,锑的加入提高了铝在α-Mg基体中的固溶度,部分β相溶进α基体,起到提高镁合金力学性能的作用。 （4） 研究了锑对纯镁微观组织的影响。纯镁中加入与AZ91D相同含量的锑后,纯镁的微观组织没有发生变化。分析结果表明,锑含量为0.21%时,锑在纯镁中仅以固溶形式存在,未生成新相,说明锑在纯镁中的固溶度大于AZ91D