镁合金因自身强度低和塑性较差限制了其在工业领域的应用，向镁合金中添加晶粒细化剂的方法能够改善其组织并提高材料的强度和塑性，是提升镁合金性能的最有效方法之一。 本文利用球磨工艺结合粉末冶金的方法制备出一种含有 GNPs(石墨烯纳米片)的新型镁合金细化剂。采用拉曼光谱分析法探究了不同球磨参数对 GNPs 的质量影响规律，得出较优球磨工艺参数为：转速 300 r/min、球磨时间 2 h，可以保证球磨后 GNPs 的高质量。 将其混合粉体进行冷压，并在 400 ℃烧结 2 h，得到含有 GNPs 且组织致密、成型良好的 Al-2.5GNPs 细化剂。采用 OM、SEM、XRD、TEM 等表征手段初步分析了细化剂中 Al4C3 和 GNPs 对 AZ31 镁合金中的细化及强化机理。 在 720 ℃下加入质量分数为 1.5%的 Al-2.5GNPs 细化剂， 可以使 AZ31 镁合金的晶粒尺寸从 228.8 μm 细化至 65.6 μm， 抗拉强度从 112.6 MPa 提升至178.2 MPa，伸长率从 8.9%提升至 16.7%，分别提高了 58.3%和 87.6%。