镁合金具有质量轻、比强度高和比刚度高等优点，但较低的强度，较差的塑性和可怜的耐腐蚀性等缺点限制了镁合金的应用。Mg-Al基镁合金作为商业应用最为广泛的镁合金，也存在以上缺点。虽然通过RE改善Mg-Al基镁合金取得不错的效果，但普遍存在形成的稀土相为沿着晶界和跨晶界分布的粗大针状的问题，而且这些针状稀土相为高温稳定相，通过常规热处理也无法改善其状态。此种形态的稀土相对合金基体具有很强的割裂作用，在变形的过程中容易引起应力集中，严重影响镁合金的加工性能，限制合金性能的提升。本文以AZ31+1%RE镁合金为研究对象，从热力学和动力学两个方面分析此合金体系中稀土相的析出行为，确定针状稀土相的形成机理。在热力学分析中，应用Miedema模型、活度计算模型、Toop模型和相析出的标准Gibbs自由能变化模型，并且结合Mg-Al和Al-RE相图研究稀土相在AZ31+1%RE镁合金中的析出行为。在动力学分析中，采用了改进的自制液淬实验装置，获得合金凝固过程中不同阶段的组织，并采用金相（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）和X射线衍射（XRD）等分析手段对不同凝固阶段的合金组织进行分析，分析稀土相的析出长大规律，确定针状稀土相的形成机理。主要结论如下：热力学地分析表明，在此合金体系中Al、RE元素之间的结合力最强，Al-RE相在热力学上存在具有必然性，而且定性地确定了Al11Ce3（Al11RE3）在AZ31+1%RE合金中析出温度为976.81K，因此在AZ31+1%RE合金中稀土相作为领先相优先析出。镁基体与Al11Ce3（Al11RE3）晶体学位向关系的计算结果表明，优先析出的Al11Ce3（Al11RE3）并不能作为镁基体的异质形核核心，所以在合金组织中表现为主要沿晶界和跨晶界分布。稀土对合金组织的细化作用，是因为沿着晶界和跨晶界分布的稀土相能够抑制合金组织的长大。热力学分析表明，能够一些通过热力学模型定性的预测合金中相组成和析出顺序等，指导针状稀土相球化剂的选择。通过对AZ31+1%RE镁合金凝固过程的分析得到，稀土相Al11RE3的析出分为两个阶段。首先在高温阶段，稀土相作为初生相，优先析出，而且初生的稀土相由于生长的各向异性，主要呈尺寸较小的不规则片状。在共晶反应区域，稀土相以Al-Al11RE3共晶反应的形式析出，随着温度的降低，稀土相逐渐长成针状，因此推测针状相的形成是共晶导致的。为了验证针状相是由共晶导致的，制备了Al-RE二元合金并通过液淬实验分析了其凝固过程。得到铸态Al-RE二元合金中的第二相主要是由片状和针状的稀土相组成，液淬实验得到片状的稀土相是初生相，针状稀土相是共晶反应形成的。这与AZ31+1%RE镁合金凝固过程的分析结果相符，所以确定针状稀土相是共晶反应形成的。针状稀土相形成原因的确定，使得后续对针状稀土相形貌改善的工作更有针对性。计算得到稀土相Jackson因子a＜2，所以稀土相固-液界面为粗糙界面，因此针状稀土相形成的共晶反应为粗糙界面-粗糙界面类型。对Al-RE二元合金中针状稀土相长大过程中的溶质分配规律分析得到，针状稀土相的形成是由于共晶两相之间横向的溶质扩散导致的。在后续的研究中，可以考虑通过改变针状稀土相长大过程中溶质分配规律来改变其形貌。