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AZ91作为应用最为广泛的镁合金之一，具有密度小、比强度、比刚度高、电磁屏蔽能力强等一系列优点，广泛应用于冶金、化工、电子、核工业、汽车及航天航空等领域。然而其活泼的化学性质，网状的β-Mg17Al12相使得镁合金的强度较低，耐腐蚀性、耐磨损性不佳，限制了材料的使用。本文采用高能超声、热挤压、稀土变质及热处理等工艺提升了材料的性能并研究稀土Pr及热处理对AZ91镁合金的组织与性能影响。 研究结果表明：稀土Pr能显著细化AZ91镁合金的微观组织。稀土Pr的加入使得网状β-Mg17Al12相开始断裂，出现弥散分布组织，且生成了生成的条状Al11Pr3、块状Al6Mn6Pr相。当Pr添加量达到1.0wt.%时，合金组织最为细小且分布均匀。热挤压使合金晶粒被压碎、拉长，晶粒尺寸更加细小均匀并按一定方向排列，β-Mg17Al12相尺寸由10μm进一步下降到2μm。挤压态AZ91镁合金的机械性能随着稀土Pr的加入而显著提升，当稀土Pr添加量达到1.0wt.%是AZ91镁合金的极限抗拉强度、延伸率、硬度均达到最大值分别为359MPa、15.3%、95.0HV，相比于基体合金提升了20.5%、26.0%、18.5%。其机械性能的提升主要归因于晶粒的细化和生成了坚硬的Al11Pr3、Al6Mn6Pr金属间化合物。拉伸断口分析表明，未变质的挤压态AZ91镁合金的断裂方式为准解理断裂，稀土Pr变质后材料的断裂方式以韧性为主。 对稀土变质后的挤压态AZ91镁合金进行摩擦磨损实验，结果表明：随着外加载荷的增加，AZ91-Xwt.%Pr镁合金的磨损率逐渐增加，摩擦系数逐渐降低。稀土Pr的添加不仅降低合金材料的磨损率，也使摩擦系数更为稳定，有效地延缓了镁合金向严重磨损的转变。在60N的外加载荷下，AZ91-1.0wt.%Pr镁合金磨损率与摩擦系数分别为2.35×10-5g/m、0.217，相比于基体分别降低了50.1%、33.0%。但当稀土添加过量时，反而会使磨损量、摩擦系数出现反弹，但仍优于未变质的基体镁合金。30N的外加载荷下，未变质的镁合金磨损机制为轻度剥层磨损和磨粒磨损，而AZ91-1.0wt.%Pr镁合金的磨损机制为磨粒磨损。载荷增加到90N时，AZ91-1.0wt.%Pr镁合金的磨损机制转变为剥层磨损。 固溶温度对AZ91镁合金有显著的影响。随着固溶温度的升高，晶界处的β-Mg17Al12相逐渐融入α-Mg基体相中形成过饱和固溶体。在410℃下，合金的晶粒最为细小，显微硬度达到最高，过高的固溶温度会导致晶粒粗化。在410℃下，随着固溶时间的延长，晶界处的β-Mg17Al12相基本融入α-Mg基体相并分散均匀。固溶时间过长合金组织会长大甚至出现过烧。合金最佳固溶工艺为410℃+6h。在最佳固溶温度下继续时效处理，结果表明材料硬度随着时效时间的延长呈现先上升在下降的趋势，硬度测试结果表明材料最佳时效工艺为200℃+20h。挤压态AZ91-1.0wt.%Pr镁合金在最佳固溶时效工艺下显微硬度可达到126.7HV，较未经热处理工艺的挤压态AZ91-1.0wt.%Pr镁合金提升33.4%。