为了获得成形良好且性能优越的变形镁合金产品,本文应用数值计算、理论分析与实验研究相结合的方法研究了预挤压态AZ31B镁合金在塑性加工过程中的微观组织演化和塑性可加工性,以及这两者与变形机制之间的关联。首先,在变形温度200℃-350℃和应变速率0.001 s-1-1 s-1内进行镁合金的Gleeble热力模拟实验,获得流动应力曲线。应用定量金相分析方法建立镁合金微观组织演化模型。并将微观组织演化模型与有限元耦合,模拟并预报了圆柱自由镦粗与齿轮锻造成形过程中的微观组织演化。然后,基于流动应力曲线的实验数据建立镁合金加工图,构建耦合加工图的有限元模型,应用响应面法确定直齿圆柱齿轮锻造成形的可加工区间,并对加工路径进行了优化。最后,通过应力指数、变形激活能分析了镁合金高温变形过程中的变形机制,并初步探讨了变形机制与微观组织、塑性可加工性之间的关联,为进一步提高变形镁合金产品的控形控性一体化制造水平提供理论基础和分析依据。本文所获得的主要结论如下:(1)在圆柱自由镦粗和齿轮锻造过程中,变形和微观组织的分布都是不均匀的。变形和微观组织的不均匀性与坯料和模具之间的摩擦以及AZ31B镁合金的流动应力特点紧密相关。降低变形温度或提高应变速率有利于获得细晶组织,但同时会提高变形和微观组织的不均匀性;(2)齿轮锻造成形过程中的流变失稳与变形温度、压下速率和压下量密切相关。在低温250℃-300℃范围内,流变失稳如断裂主要发生在齿轮成形前期,而在高温350℃-400℃范围内,流变失稳主要发生在后期齿形充填阶段,这与不同温度和变形量下镁合金的变形机制和动态再结晶行为有关。此外,增大压下速率会弱化齿轮的极限成形能力;(3)微观组织演化、塑性可加工性与变形机制之间存在复杂的交互作用。在温度250℃,应力指数和变形激活能较低,说明柱面滑移和锥面滑移难以启动,降低了 250℃时AZ31B镁合金的塑性可加工性。在温度300℃-350℃,应力指数和激活能较高,说明位错交滑移能够启动,促进镁合金的动态再结晶,是镁合金塑性可加工性提高的主要原因。而在温度400℃,尽管非基面滑移和交滑移能够启动,但是由于温度较高,导致晶粒粗化,反而弱化了镁合金的塑性可加工性。