Mg-9Gd-3Y镁合金是目前研究最为深入的稀土镁合金,由于高强度、耐高温、耐腐蚀、低密度等特性,在汽车工业、通讯电子业、航空航天和军工等领域具有巨大优势和潜力。众所周知,任何一种材料的性能都取决于材料的微观组织与结构。Mg-9Gd-3Y镁合金在铸造过程普遍存在铸造性能较差,易出现多种缺陷,以及稀土元素团聚等问题。研究表明,熔体超声处理具有改善合金第二相形貌、细化晶粒以及除气除渣等作用,可以进一步提高合金的力学性能。熔体超声处理目前在铝合金的应用比较多。随着航天航空及汽车工业轻量化、节能化和环保化发展的必然趋势,越来越多的高性能稀土镁合金构件被应用,其中不乏有些构件在工作中承受着高应力水平的循环加载,而这些构件往往呈现较大的塑性变形、寿命低以及破坏具有瞬时性,危害极大。因此研究熔体超声处理对稀土镁合金组织性能以及低周疲劳行为的影响,不仅具有理论意义,而且也具有一定的实用价值。本课题以Mg-9Gd-3Y（GW93）合金为研究对象。采用熔体超声处理和溶液浇铸法制备出超声功率0W、700W、1000W、1500W,超声时间60s和超声时间0s、30s、60s、90s,超声功率1000W的GW93合金试样;借助金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、透射电子显微镜（TEM）以及衍射花样对其进行显微组织和物相分析,利用电子布氏硬度机、电子万能拉伸试验机和疲劳试验机对其进行布氏硬度、拉伸性能和低周疲劳行为测试,研究熔体超声处理对Mg-9Gd-3Y合金显微组织、力学性能以及低周疲劳失效的影响机理。以下是主要的研究结论:GW93合金经过熔体超声处理后晶粒明显细化,以及组织分布更加均匀;超声功率1000W,超声时间60s处理的铸态GW93合金和GW93-T6合金晶粒细化程度最大,其平均晶粒尺寸分别为14μm和15μm,比未经超声处理的明显减小了78.46%、87.07%。熔体超声处理不改变GW93合金相的组成,铸态GW93合金是由基体α-Mg,Mg₅（Gd,Y,Zn）,Mg₂₄Y₅,18R-LPSO结构和富稀土相组成;GW93-T6镁合金都是由基体α-Mg,β’（Mg,Zn）₅Gd相,Mg₂₄Y₅以及少量富稀土方块相组成;18R-LPSO结构在520℃固溶12h后发生分解。GW93合金经过熔体超声处理后力学性能显著提升;随着超声功率或者超声时间的增加,GW93合金的硬度和室温拉伸性能先显著增加后降低;超声功率1000W,超声时间60s的GW93-T6镁合金的力学性能最优,其硬度、抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为106.74HBW、360MPa、266MPa和5.07%,比未经超声处理的硬度、抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提高了17.59%、18.03%,18.22%,262.14%;超声功率1500W,超声时间60s的GW93-T6镁合金硬度和室温拉伸性能出现降低的趋势,其硬度、抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为104.55HBW、355MPa、260Mpa、3.21%;超声功率1000W,超声时间90s的GW93-T6镁合金硬度和室温拉伸性能也出现降低的趋势,其硬度、抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为97.8HBW、335MPa、231MPa、2.98%。超声功率1000W,超声时间60s的GW93-T6合金在不同的外加总应变幅都表现出明显的循环硬化现象;在疲劳变形过程中,GW93-T6合金在外加总应变幅低于0.3%时,不发生塑性变形;随着超声功率的增加,GW93-T6合金循环寿命随着超声功率的增加先增后减,并且疲劳断口上的解理面逐渐转变为韧窝和疲劳条带;超声功率1000W,超声时间60s的GW93-T6合金在不同外加总应变幅条件下表现出高的循环寿命,以及长期处于循环稳定状态。熔体超声处理的GW93-T6合金裂纹都萌生于试样表面,并且有多个疲劳源。GW93合金最优的熔体超声处理工艺参数是超声功率1000W,超声时间60s。