超声波处理作为一种高效、无污染的物理细晶技术能显著的细化金属的凝固组织，提高金属的力学性能。但至今人们对超声细化机理的认识仍不很明确，对超声波作用下金属凝固细晶的规律和条件尚不完全清楚。这方面基础研究的不足不仅制约了工艺参数的优化，而且制约了工艺装备的开发，这样在很大程度上就限制了超声波在生产实践上的应用。 本文在课题组前期工作的基础上，对超声波作用的机理进行深一步的研究和探索。本文通过研究超声波对Sn-Sb合金凝固过程的作用，从热分析角度揭示了超声波处理对Sn-Sb合金凝固温度场的影响及超声波空化和声流作用的效果与大小。试验结果表明超声波的导入能缩短Sn-Sb合金凝固时间，减小凝固过程的温度梯度，使温度场均匀，扩大先析出β相区和包晶反应相区。并且试验中还发现了超声波处理的Sn-Sb合金冷却曲线上的一些特征点。 本文还通过分析超声波空化和声流作用在金属凝固中的变化情况，设计三种不同的处理工艺，对超声波处理Sn-Sb合金的最佳工艺进行研究，探索超声波在实际生产中处理工艺的问题。试验结果表明，β相处理方法是一种既经济又有效的超声波处理工艺。 本文还应用超声波侧部导入法对超声波处理碳钢和不锈钢的方法和效果进行研究和探索，为超声波处理在钢铁连铸中的应用作了些积极的探索。结果表明超声波处理的碳钢和不锈钢晶粒有一定的细化效果。 本文最后结合试验结果解释了超声波空化和声流作用在金属凝固中的变化情况，对超声波细化金属凝固组织的机理作了一定的分析。