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本课题的研究目的是通过超声场作用及合金化的手段来提高AZ31镁合金的性能。全文较系统地研究了合金的熔炼、铸态组织和性能、挤压工艺以及挤压态合金的组织和性能。并通过正交实验的方法探讨了超声处理工艺及合金元素Gd含量的最佳熔炼方案。研究了超声处理对AZ31镁合金铸态组织和性能的影响,并分析了其作用机理,结果表明：超声处理能有效的细化AZ31镁合金的晶粒,使得其a-Mg枝晶更加等轴细小,同时抑制其β-Mg17Al12在晶界的连续网状分布,促使其弥散均匀分布,并通过细晶强化及弥散强化机制提高合金的综合力学性能；超声处理主要是通过声空化效应及声流效应来促进晶粒的细化和第二相的弥散均匀分布。其中声空化效应在提高形核率方面起主导作用；而声流效应通过加速熔体的流动,并对其进行搅拌,促进传热和传质来改善合金的组织形貌。稀土元素Gd在AZ31镁合金中与Al元素生成Al2Gd新相,减少了β-Mg17Al12相的析出,促使B相分布更加均匀弥散,对合金产生弥散强化效果。随着Gd含量的增加,合金的晶粒尺寸呈现先增大后减小的趋势,未加Gd时的AZ31晶粒尺寸约为270μm,添加Gd量为1%时晶粒最为细小,其尺寸约为165μm,产生的细晶强化效果最显著。获得了最佳超声波处理的工艺。正交实验结果表明：在超声场及Gd元素复合作用下,最佳熔炼工艺是：超声处理温度为690℃,超声处理时间为120s,Gd含量为1%。在此工艺条件下,铸态AZ31镁合金的晶粒最细小、形状较为规则圆整,其各项力学性能指标最高。与单纯地施加超声场或添加合金元素Gd所得结果相比,合金的晶粒细化效果显著,晶粒尺寸从180μm减小到约60μm。超声处理与Gd复合作用对AZ31镁合金挤压态的室温力学性能提高最为明显。在第二相强化和细晶强化的共同作用下,合金挤压态的力学性能得到显著提高,与未经处理的AZ31镁合金相比,通过施加超声处理或者添加稀土元素Gd都能提高合金挤压态的显微硬度、屈服强度及抗拉强度。经两者复合作用后,合金的显微硬度、屈服强度和抗拉强度分别从53HV、164MPa、270MPa提高到59HV、195MPa、295MPa。