镁合金因其优良的减震性、低密度、高比强度和比刚度、易回收等优点而受到研究者的广泛关注。然而,在常规铸造条件下获得的镁合金的凝固组织的粗化倾向严重,晶界处存在粗大连续的第二相,强度较差等原因限制了镁合金的进一步应用。添加稀土元素可以改善镁合金组织和力学性能,而细晶强化则是在不改变稀土添加量的条件下,进一步改善镁合金凝固组织,提高其力学性能的有效方法。本文以开发低成本、高强度的铸造镁合金为研究背景,选择本课题组所研究的Mg-Y-Sm-Zn系列合金中的Mg-3Y-3.5Sm-2Zn镁合金为试验合金。通过金相组织（OM）观察、DSC热分析、X射线衍射分析、扫描电镜观察以及室温拉伸测试等实验手段,研究了K₂ZrF₆盐混合物和Mg-Zr中间合金两种加Zr方式、超声处理参数（处理温度和处理时间）以及Zr-超声处理复合作用对Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金组织和力学性能的影响,并讨论了相关细化机理,主要研究结果如下:未进行任何处理时,试验合金凝固组织为粗大的树枝晶。在780℃的温度下,经成分为60wt.%K₂ZrF₆-20wt.%NaCl-20wt.%KCl的K₂ZrF₆盐混合物细化后,合金组织变为细小的等轴晶,室温力学性能得到提升。与K₂ZrF₆盐混合物细化后的合金相比较,经Mg-Zr中间合金细化后合金平均晶粒尺寸降低21.78%,室温下的抗拉强度和屈服强度分别提高8.70%和8.67%。K₂ZrF₆盐混合物的细化机理可解释为:通过K₂ZrF₆盐混合物与Mg熔体之间的还原反应获得以两种方式存在的Zr元素（以细小的Zr质点弥散分布在合金基体中和以富Zr聚集体的形式分布在基体上）,从而在合金中起到晶粒细化的作用,进而提高合金力学性能。超声处理不仅可以细化晶粒,还可以改变第二相的连续性,改善合金在室温下的力学性能。本实验条件下,超声处理最佳的温度和时间参数分别为700℃和90s。最佳参数下合金的室温抗拉强度和屈服强度相较于Mg-Zr中间合金细化后的合金分别降低13.11%和32.50%,但相比未进行超声处理合金的室温强度有所提高。超声处理带来的细晶强化效果可以解释为由空化效应带来的过冷形核;空化泡坍塌引起的高压脉冲增强熔体中夹杂物润湿性而使其成为有效形核基底两种机理单独或共同作用所带来的结果。经过Zr-超声处理复合作用后,合金凝固组织进一步细化,溶质元素Y、Sm、Zn在晶界处聚集程度降低。与Mg-Zr中间合金细化后的合金相比,复合作用后合金的室温抗拉强度和屈服强度分别提高32.50%和6.88%。Mg-Zr中间合金的细化机理可解释为:溶解Zr通过生长因子抑制晶粒的长大,未溶解Zr作为形核核心促进形核。复合作用下的强化效果可解释为Mg-Zr中间合金与超声处理共同作用的结果。其中,复合作用后,超声处理的作用机理并未改变,但未溶解Zr作为形核核心促进形核的作用得到进一步增强。因此,Zr-超声处理复合作用对合金组织性能的改善效果优于Zr和超声处理单独作用时的效果。