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细化镁合金铸锭组织对提高镁及其合金综合性能具有重要的意义。在各种镁合金铸态组织细化方法中，在合金熔体中直接加入晶粒细化剂是最方便可行的细化方法，但是对于目前广泛应用的Mg-Al系合金还没有一种稳定有效的细化剂。 本文以Mg-Al系镁合金中重要变形合金AZ31为原始合金，采用光学金相分析（OM）、扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）、X射线衍射分析（XRD）、室温拉伸性能测试、电化学腐蚀性能测试等试验和分析方法，首次利用Mg3N2原位生成AlN研究其对AZ31合金组织和性能的影响，为开发一种以N为关键元素的用于Mg-Al系合金的新型细化剂提供一定的试验基础和理论依据。 研究结果表明，利用Mg3N2在AZ31合金中原位生成AlN对合金组织有细化作用。加入1wt％Mg3N2并在720℃保温静置30min时得到的合金与原始合金相比，其平均晶粒尺寸降低了49％，铸态时的抗拉强度和延伸率分别提高了14％和42％；随着保温时间延长，平均晶粒尺寸与30min时相比有所增加；细化效果及力学性能优于加入0.5wt％Mg3N2的合金。此外，Mg3N2加入AZ31合金后，保温静置时间90min时，β-Mg17Al12相的数量减少，形态也由连续网状分布在晶界和枝晶臂间转变为不连续的絮状和点状分布。 对含AlN中间合金制备工艺及其对AZ31合金组织和性能的影响的研究表明，在中频感应真空炉中利用Mg3N2原位生成AlN制备Al-AlN中间合金的工艺合理可行；该工艺制备的Al-AlN中间合金对AZ31合金有细化作用；当中间合金加入量为2％时合金平均晶粒尺寸降低31％，晶粒大小均匀，抗拉强度提高11.8％。 铸态合金拉伸断口由细化前沿晶断裂模式转变为沿晶断裂与准解理断裂混合模式，呈现一定的韧性断裂特征。自腐蚀电位与AZ31原始合金相比降低，β-Mg17Al12相的减少及其形态的改变是合金自腐蚀电位降低的主要原因。 利用异质形核理论探讨了Mg3N2自生AlN对AZ31合金的细化机理。计算得出AlN与Mg在（0001）密排面的晶格错配度为3.04％，根据点阵匹配理论，AlN为Mg的有效形核基底，在凝固时可以作为α-Mg形核的异质形核基底，提高形核率，从而细化晶粒。