本文利用工业生产中普遍应用的AZ91合金为原料,在熔融状态下加入CaO粉末,研究CaO含量对合金组织和性能的影响,确定最优成分并探究了合金熔炼的搅拌工艺,为CaO细化镁铝系合金提供研究数据和思路。此外,通过与添加Ce-La稀土的AZ91合金做对比,综合分析这两种晶粒细化剂的利弊,得到更适合工业生产的晶粒细化工艺。首先,研究了不同含量的CaO对AZ91合金显微组织、力学性能、腐蚀性能的影响,通过比较实验结果得出当CaO添加量为0.7wt.%时,得到AZ91合金的组织和性能比较理想。然后,分别研究了在普通机械搅拌下和在高剪切加超声搅拌下CaO对AZ91合金组织和性能的影响。得出在高剪切和超声搅拌下添加0.7wt.%CaO变质剂后,AZ91-0.7wt.%CaO合金平均晶粒尺寸较AZ91合金减少86.8%,最大抗压强度,抗压屈服强度度较AZ91合金分别增加82.1%,67.3%。最后比较CaO和Ce-La混合稀土作为细化剂制备AZ91-0.7wt.%CaO合金和AZ91-1.0wt.%RE合金的性能。与AZ91合金相比,CaO和稀土的加入使晶粒尺寸分别从237.290μm减小到31.390μm和27.49μm,第二相占比分别从19.029%减小到11.414%和8.644%,CaO的作用仅分别比稀土低0.6%和2.77%。由于晶粒细化使AZ91-CaO合金和AZ91-RE合金的最大抗压强度和屈服强度分别比AZ91合金高82%和67%、90%和112%。电化学实验和盐雾腐蚀实验也证实了这两种合金具有相似的性能。虽然AZ91-CaO合金的机械性能略低于AZ91-RE合金,但从成本节约和高能耗车辆节能的角度考虑,CaO更适合作为稀土元素的候选细化材料用于21世纪的大规模生产。