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镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、导电导热性和电磁屏蔽性好，以及优良的切削加工性等优点，在汽车、电子产品和航空航天等领域得到越来越广泛的应用。AZ80镁合金目前主要应用于汽车轮毂中，若能将铸件直接制成产品，可大大降低成本。但铸态AZ80镁合金屈服强度达不到轮毂应用的要求。因此，提高AZ80镁合金的屈服强度具有重要的实际意义。
在合金中添加微量强化元素是改善组织、提高性能的一个重要手段。因此，本课题采用微合金化手段，在AZ80镁合金中添加微量Bi、Nd元素，分析不同元素添加量对合金的组织、性能的影响，分析合金的失效机制，探索合金元素在合金中的强化机理。
研究结果表明：AZ80合金加入Bi后，其铸态组织由α-Mg、β-Mg17Al12和Mg3Bi2相组成，其中Mg3Bi2相以片状和颗粒状两种形态出现。Bi加入AZ80合金后改变了合金的凝固序列，当Bi含量增至2.0wt.％时，二元共晶转变L→α-Mg+β-Mg17Al12(437℃)消失，被三元共晶转变L→α-Mg+β-Mg17Al12+Mg3Bi2(435℃)代替。合金凝固过程中提高冷却速率和施加脉冲磁场，均可以改善粗大的Mg3Bi2相形貌，使其碎化、弥散分布。时效硬化曲线表明，添加Bi可以推迟时效峰值的出现，使得合金不易过时效。添加0.5wt.％Bi后，由于晶粒细化及细小Mg3Bi2相的弥散分布，合金的综合力学性能最优。铸态下屈服强度、抗拉强度分别提高3.2％、3.0％。经热处理后，合金的屈服强度提高8.2％。
稀土元素Nd有效地改善了AZ80合金的铸态组织，随着合金中Nd含量的增加，晶粒尺寸先减小后增大，枝晶间析出相数量增加，初生α-Mg形貌由树枝状转变为蔷薇状，Nd含量为1.0wt.％时晶粒最细。Nd元素的添加使凝固组织中存在α-Mg、β-Mg17Al12、Al2Nd和Al11Nd3四种相，β-Mg17Al12相显著细化，由连续网状变为断续分布。在AZ80合金中添加1.0wt.％Nd时，合金的综合力学性能最佳，铸态下屈服强度、抗拉强度和延伸率为103.7MPa、224.0MPa、8.4％，比未添加Nd时分别提高7.1％、9.9％、16.7％。T6态该合金的屈服强度和抗拉强度分别达到141.1MPa、231.1MPa。
复合添加0.5wt.％的Bi和1.0wt.％的Nd后，AZ80镁合金的显微组织和力学性能最优。晶粒尺寸细化至114μm，生成新相Al2Nd、Al11Nd3和Mg3Bi2相尺寸均很小，且弥散分布于基体中；Mg17Al12相也由连续网状变为完全断续，呈弥散分布状态。铸态下合金的屈服强度从96.SMPa提高到125.0MPa，提高了29.2％，超过T6态AZ80合金的屈服强度122.0MPa，优于单一元素合金化。经时效处理后，复合添加Bi、Nd的AZ80合金屈服强度和抗拉强度分别达到141.0MPa和219.5MPa。