在无可控气氛保护条件下采用粉末原位合成工艺成功制备了具有良好界面的Mg-Al<,4>C<,3>和Al-Al<,4>C<,3>中间合金。通过合理选择反应物粉末的粒度、配比以及反应温度与时间等参数，可以有效控制中间合金Al<,4>C<,3>颗粒的百分含量与尺寸。利用XRD、SEM和EDS分析不同工艺参数下中间合金的物相组成、微观形貌及微区成分，确定了不同体系制备中间合金的最佳工艺参数。结果表明，Al-C体系的合成温度不低于900℃，保温时间不少于1.5h，而Mg-Al-C体系的合成温度不低于700℃，保温时间不少于1h。为进一步揭示粉末原位合成法制备中间合金的反应机理，建立了石墨颗粒与铝液间的反应动力学模型。 Al<,4>C<,3>是高熔点陶瓷相，在镁合金熔体中具有良好的热稳定性，其晶体结构与α-Mg相同，而且两者的晶格常数相近，是α-Mg的良好异质晶核。采用Al<,4>C<,3>颗粒作为镁合金晶粒细化剂可有效解决传统碳质孕育法中直接加入含碳物质所带来的问题，如石墨颗粒难以润湿、MgCO<,3>引入杂质、C<,2>Cl<,6>污染环境等等。另外，这些含碳物质的加入难以定量分析合金中Al<,4>C<,3>颗粒的含量。因此，Al<,4>C<,3>中间合金作为镁及镁合金晶粒细化剂极具优势。 以目前应用最为广泛的AZ91D镁合金为研究对象，选用原位制备的Mg-50％Al<,4>C<,3>中间合金为孕育剂，研究Al<,4>C<,3>的加入量对合金组织的细化作用及对性能的影响，同时也探讨了Al<,4>C<,3>对合金的晶粒细化机制。 研究结果表明，Al<,4>C<,3>可显著的细化AZ91D合金的α-Mg晶粒，在含1.0％Al<,4>C<,3>时可获得最细小的晶粒组织，使基体合金的平均晶粒尺寸由142.9μm减小至63.5μm。另外，Al<,4>C<,3>的加入导致β-Mg<,17>Al<,12>相由大块骨骼状的完全离异共晶转变成β相内部存在α-Mg的蜂窝状部分离异共晶，而且β相的尺寸变小、分布更趋弥散。合金经固溶处理后β相几乎完全溶于α-Mg固溶体，但晶粒尺寸有粗化倾向，合金的力学性能略有提高。经T6处理后，β相在α-Mg晶内和晶界处以连续和非连续两种方式析出，形成层片状组织。Al<,4>C<,3>的添加使合金热处理后的力学性能显著提高，但延伸率变化有限。极化曲线测试表明，加入少量的Al<,4>C<,3>颗粒对合金的耐腐蚀性能略有改善。