镁合金是迄今最轻的金属结构材料,在国民经济诸多领域具有广泛的应用前景,但是镁合金存在强度不高、塑性变形能力差以及耐蚀性不好等问题,已成为扩大镁合金应用的障碍,其中,细晶化是提高镁合金强度以及其它使役性能的重要途径,变形镁合金坯料的细晶化将有效改善坯料变形过程中的成形性,同时也将显著提高材料的力学性能。目前已有大量研究表明,超声作为一种金属熔体预处理的重要方法可明显细化镁合金凝固组织,同时也有显著的净化和除气效果。但是,鉴于目前超声设备的单一固定频率难以解决熔体处理的实时谐振,以及超声在金属熔体中的严重衰减问题导致难以实现大体积熔体处理,严重制约了超声在镁合金熔体中的实际工业化应用。本文以AZ80和ZK60两种典型镁合金作为研究对象,考察了变频超声和双频超声对合金凝固组织和力学性能的影响,探究了镁合金熔体中的超声空化阈值及衰减系数,并使用数值模拟的手段探究了变频超声在镁熔体中的声压分布及双频超声场下单个空化泡的运动行为,同时结合数值模拟结果对新型声场的细化机理进行了初步探索。全文得出以下几个主要结论:（1）经计算表明,AZ80镁合金熔体的空化阈值随熔体温度升高而降低,在处理温度660℃时,空化阈估算值约为0.987MPa,对应的超声衰减系数约为0.081942dB/cm;变频超声能显著提高幅值声压和平均声压并形成更大的有效空化区域。（2）镁合金半连续铸造结果表明,施加超声均可细化锭坯凝固组织,改变第二相形貌及分布,减小主元素宏观偏析,提升铸锭力学性能,且变频超声产生的积极效果远胜定频超声。定频超声处理后AZ80和ZK60镁合金Φ255mm锭坯的晶粒尺寸分别从679～1454μm和168～201μm减小到732～942μm和149～186μm,而施加变频超声时则分别减小到150～241μm和70～101μm,合金第二相更加弥散细小,其中AZ80锭坯平均屈服强度和抗拉强度分别为92MPa和169MPa,相比传统半连铸生产的锭坯分别提高23%和20%;变频超声杆插入越深,在边部起到的细化效果稍增强,但插入越深铸锭的宏观偏析越严重。（3）对ZK60镁合金进行超声处理表明,与单频相比,双频超声也具有更好的组织细化效果,且随超声功率增加细化程度也会随之增加,但是功率过大反而会应超声热效应而降低细化效果。单频超声处理后,晶粒尺寸由183μm减小到125μm,而双频超声处理后减小到72μm,其细化程度高于同功率下传统单频超声场30.4%。双频超声场处理后ZK60合金β相呈圆点状弥散分布,且气孔明显减少。铸锭力学性能随着晶粒细化、第二相形貌改变和分布特征、气孔的减小而显著增加。（4）变频超声和双频超声均通过增大空化泡半径和增多空化泡数量来提升细化效果,但机理不同。变频超声通过增大幅值声压、平均声压和有效空化区域来实现,而双频超声能在相同声压情况下增大空化泡半径及数量。