镁合金具有密度小、比强度高、阻尼性能好及电磁屏蔽好等优点,在汽车、电子、通讯等工业领域得到了日益广泛的应用。但是在镁合金的广泛应用中,改善其塑性变形能力仍然是一个非常关键的问题。实践证明,细小等轴晶组织能有效地提高镁合金的机械性能。因此找到一种实用有效的工艺来细化镁合金的晶粒就显得非常重要。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。但是至今人们对于超声细化镁合金的研究比较少,因此有必要在该领域内展开深入的研究,并对超声细化镁合金凝固组织的作用机制及工艺参数的优化进行探讨。本文以传统铸造镁合金AZ31和.AZ91为例,进行合金超声熔体处理,对超声细化镁合金的机制和工艺进行细致研究,找到超声处理中各个工艺参数对于合金的影响,确定优异工艺参数,并且将其应用于Mg-5Zn-2Er合金中。为了研究超声处理工艺各个参数对于合金的影响,本文首先采用应用较为广泛的AZ31和AZ91镁合金作为实验对象。对AZ31和AZ91镁合金分别采用不同超声功率、超声处理时间和不同超声处理温度实验。研究表明超声处理功率,时间和温度对合金的组织和性能均有较为明显的影响。实验发现,AZ31和.AZ91合金在相同功率参数和时间参数下,表现出最为优异的组织结果和性能。超声处理功率为300W时,合金组织和性能提高不大;随着超声处理功率提高到600W时,合金组织和性能得到较大提高;但是,随着超声处理功率提高到900W时,合金的组织明显出现粗化,性能也有所下降。另外,选取不同超声处理时间对超声处理时间对AZ31和AZ91镁合金进行超声处理发现,在超声处理时间为50s时,合金组织和性能提高不大;当超声处理时间提高到100s时,合金组织和性能达到最大值;而超声处理时间增加到150s,合金组织出现粗化,晶粒大小不均等现象,性能也有所下降。这说明超声处理功率和时间参数为超声设备自身的输出能力,与合金液没有直接关系。随着超声功率和时间的增加,合金组织和性能都有明显改善,但是当达到一定值后,由于超声波对合金液的热效应增加,使得合金组织粗化,力学性能下降。　　 由上述实验可确定优异超声处理功率参数为600W,时间参数为100s,为了确定超声温度参数对于.AZ31和.AZ91镁合金组织和性能的影响,在不同温度下对合金液进行超声处理。实验发现,AZ31镁合金在过热度为50K时,获得最为优异的组织和力学性能:而AZ91镁合金在过热度为30K时,合金显微组织均匀,晶粒尺寸最为细小,力学性能达到峰值。说明超声处理温度参数与超声处理功率和时间参数不同,它与合金液成分有着密切关系,因为超声波在合金液中的传递存在着衰减,而其主要影响因素就是合金液的粘度,合金液粘度越大,超声波传递阻力越大,传输阻力越大,超声波对于合金液的影响越小。因此,可以确定超声设备的最佳工艺参数为600W和100s,温度参数与选取合金有关。　　 在上述实验的基础上,为了考察超声处理对稀土镁合金组织和性能的影响,选取Mg-5Zn-2Er镁合金进行超声处理,可确定超声处理功率为600w,超声处理时间为100s,而进行不同温度下超声处理以便确定超声处理温度工艺参数。实验发现,超声处理后Mg-5Zn-2Er镁合金的物相并没有发生变化,在超声处理过热度为50K时,超声处理Mg-5Zn-2Er合金组织细小,室温和高温下合金力学性能最为优异。　　 基于以上实验,结合凝固理论和声学理论,对超声波处理细化机理进行了系统分析。分析表明空化气泡在膨胀过程导致微区过冷和气泡闭合形成的高压提高了合金形核速率,从而使组织的到细化,合金性能得到提高。而且超声波产生的空化泡的吸附作用,能够有效净化合金液,减少气孔夹杂。