镁合金具有密度小、比强度高及比刚度大等特点,但绝对强度低、塑性变形能力差,严重影响了其使用范围的拓展。凝固组织细化不仅可以提高镁合金的强度,也可有效提高其塑性。大量研究已经表明,超声处理可显著细化镁合金的凝固组织及改善力学性能,但目前大多数研究集中在单频超声,而囿于超声在金属熔体中衰减严重,难以对大体积熔体进行有效处理,且单频超声的固定频率特点,难以实现实时高效共振,严重影响超声非线性效应及作用效果,因此,如何提升超声处理镁合金熔体的作用范围与效果是实现镁合金超声凝固产业化应用的关键问题。针对以上问题,本文以AZ80镁合金为对象,通过数值模拟研究了双频超声在镁合金熔体中的衰减与空化行为,实验研究了双频超声工艺参数对AZ80镁合金凝固组织与铸态力学性能的影响规律并优化了工艺窗口。在此基础上,开展了双频超声熔体处理对Mg-5Sm-xAl及Mg-xZn-Y等含稀土镁合金的凝固组织与铸态力学性能的影响。最后,对比研究了双频超声铸造的铸锭对变形组织及力学性能的影响。全文得出如下主要结论:（1）数值模拟表明,总功率相同时,（15+20）kHz双频超声在熔体中的衰减系数由单频超声时的 0.09dB/cm（20kHz）或0.05 dB/cm（15kHz）减小为 0.038 dB/cm;不同初始空化泡半径时双频超声的空化面积均大于15 kHz和20 kHz单频超声。（2）工艺试验表明,双频超声具有比单频超声更为显著的细化和强化效果,相同条件下,AZ80凝固组织的细化率和抗拉强度增加率分别由20 kHz超声时的29%和7%以及15 kHz时的43%和20%,提高至双频超声时的54%和33%;同时表明,在功率比为P15:P20=1:2,处理时间5min时,细化效果更好。（3）对Mg-5Sm-xAl合金的研究结果表明,增加A1含量和施加双频超声均可显著细化合金的凝固组织,但高A1含量时,因Al2Sm的异质形核作用增强,双频超声作用效果减弱;合金的抗拉强度随晶粒细化程度增加而增加,但超声处理时对强度的贡献与其导致的晶粒细化和对第二相的细散化效果密切相关。（4）对Mg-xZn-Y合金的研究表明,施加双频超声的细化率达到84%（Mg-6Zn-Y）和80%（Mg-10Zn-Y）,且I相由层状转变为点状及长条状。Mg-6Zn-Y合金的抗拉强度和屈服强度分别增加了 56 MPa和37 MPa,Mg-10Zn-Y合金则分别增加了 25 MPa和23 MPa,而伸长率分别由6%与3%增加至12%与5%。（5）双频超声铸造的AZ80铸锭,经250℃挤压后晶粒尺寸更细小,长条状Mg17Al12相减少,点状Mg17Al12相增加。除此之外,再结晶分数降低、更多的锥面滑移易被启动及位错密度值增大,挤压态AZ80的抗拉强度和屈服强度提升为341 MPa和236 MPa,与未施加超声相比分别提升了 19 MPa和20 MPa。