镁合金是交通运输等领域结构轻量化的重要选择材料,但作为主承力结构件与耐热结构件,其仍存在绝对强度不高、塑性较低、耐热性差等问题。目前,高强韧镁合金大多通过重稀土元素的高合金化方法来实现,这虽然显著提高了镁合金的性能,但也显著增加了其材料成本,使其在民用领域的实际应用受到限制。近年来,相对廉价的轻稀土元素在新型镁合金开发中的研究和应用日益受到关注,Sm作为廉价的轻稀土元素之一,目前资源利用仍不充分,实际应用少。本文着眼于稀土元素Sm在镁合金中的应用开发,以工业纯镁和目前应用广泛的AZ系镁合金（AZ31、AZ61、AZ80、AZ91）为基础,通过组合添加相对廉价的稀土元素Sm和La以及廉价的碱土元素Ca,研究Sm、La和Ca对镁及其合金的组织与力学性能的影响规律,并初步探讨了其微观机理。主要研究结果如下:（1）在工业纯镁中添加0.5%Zn和0.2%Mn（质量分数,下同）并组合添加0.2%Sm+0.3%La、0.2%Sm+0.4%Ca 或 0.3%La+0.4%Ca 均可显著细化其铸态组织,且含0.2%Sm+0.4%Ca合金铸态组织的细化效果最好,含0.3%La+0.4%Ca的合金挤压态组织最细小。以上三种合金均表现出较高的室温塑性,伸长率均达到24%～30%水平,其中含0.2%Sm+0.3%La的合金室温强度接近AZ31水平,另外两种合金则在150℃下表现出较好的耐热性;（2）添加0.3%La可显著细化Mg-0.5Zn-0.2Mn合金的挤压态组织,显著提高其室温与150℃下的强度与塑性,这与Mg-0.5Zn-0.2Mn-0.3La合金中形成高熔点的Mg12La强化相有关。在Mg-0.5Zn-0.2Mn-0.3La合金中进一步添加0.2%Sm后,其挤压态组织显著细化,在150℃下的塑性显著提高,伸长率接近70%水平;（3）添加0.3%La可显著细化AZ31合金的挤压态组织,并显著提高其室温强度,但对AZ61和AZ80合金的作用较弱。150℃下,添加0.3%La可使AZ31与AZ61合金的伸长率均提高到60%水平,但使以上三种AZ合金的强度稍有降低。在AZ31-0.3La、AZ61-0.3La 和 AZ80-0.3La 合金中进一步添加 0.2%Sm 后,AZ31-0.3La-0.2Sm 合金的室温伸长率提高到25%水平,但添加0.2%Sm对以上三种合金在150℃下力学性能的影响较小。室温下,随着AZ31-0.3La-0.2Sm合金中Sm含量的增加,其屈服强度逐渐提高,当Sm含量不高于1.0%时,其伸长率可稳定在20%～25%水平;（4）添加0.3%Ca或1.3%Ca能显著提高AZ31合金在室温与150℃下的强度,进一步组合添加Sm或La后,其力学性能未进一步显著提升。单独添加1.5%Ca、0.5%Sm或0.3%La均可细化AZ91合金的铸态与挤压态组织,且使其室温伸长率稳定在23%～26%水平。单独添加0.5%Sm或0.3%La还可提高AZ91合金在150℃下的强度。在AZ91合金中组合添加以上三种元素后,尽管其铸态与挤压态组织显著细化,但其室温与150℃时的强度变化不大,150℃时的塑性稍有降低;（5）添加0.4%Ca、0.2%～0.3%Sm或0.3%La对AZ系合金基面织构的影响较小。在AZ31合金中添加0.3%La后,其屈服行为由拉伸孪生主导,进一步添加0.2%Sm后,其屈服行为转变为由滑移主导,增加Sm含量到1.7%,其基面织构明显强化。