AZ31镁合金作为目前最轻的金属结构材料,在节能减排上起着至关重要的作用,但由于塑性成形能力差,严重制约着其发展及应用。本文首先对AZ31镁合金重熔后在旋转装置上进行不保温离心加压凝固和保温离心加压凝固两种方式获得不同凝固组织试样,通过连续变断面循环挤压(CVCE)变形,分析了不同冷速和不同离心压力下凝固试样进行多道次挤压的变形行为,探讨晶粒细化过程以及变形机理,进一步研究不同条件下凝固方式、凝固组织、变形行为、组织性能特点之间的关系。实验结果表明:在CVCE变形过程中,AZ31镁合金试样首先在挤压杆边缘与试样接触处开裂,并沿着45°方向断裂,此处为试样薄弱区,所受的剪切应力最大;原始样变形断裂时裂纹主要在疏松缩孔处形成,经过离心加压凝固后,组织内部疏松缩孔被消除,致密性提高,裂纹最终在断续分布的第二相上萌生;锥形裂纹末端为沿晶和穿晶结合型断裂,侧面为单一型穿晶断裂,并且裂纹两边显微组织存在较大差异性。CVCE变形过程为不均匀变形,随着变形次数的增加,晶粒不断被细化,初次挤压时的不均匀变形被消除,晶界上的第二相和杂质也均匀的分布在晶界;通过20道次的加热变形,回复与动态再结晶加剧,晶粒的长大速度大于变形细化速度,此时晶粒尺寸不再减小反而回升并伴随着细微裂纹的萌生;铸态AZ31镁合金CVCE变形过程以孪晶为主,变形过程中发生了动态再结晶,原始粗大晶粒在形成细小等轴晶的同时仍能保持原有晶体位置的遗传性,以原始结构为单元相互独立。通过离心加压凝固后,离心力处于中间位置的保温凝固试样杂质和第二相含量最少,变形次数最多,塑性最好。经过8道次变形后,晶界处第二相组织被重融并固溶于基体,晶粒尺寸由80μm细化至12μm,形成细小的等轴晶组织。保温凝固试样CVCE 8道次变形后,试样的显微硬度值均上升,但整个纵截面上显微硬度值分布很不均匀,经过20道次变形后,低硬度值区域大幅度减小,显微硬度值分布逐渐均匀化。随着变形次数的增多,抗压强度出现反常,没有提高反而降低,出现流变软化现象,但压缩率一直提高。这主要是经过多道次变形后发生了动态再结晶,晶体内出现软化现象,并与变形过程中第二相的形态和分布有关。保温离心加压凝固镁合金试样进行CVCE挤压变形后,微观断口形貌中的河流花样明显减少,解理台阶增多,尺寸减小。对于保温凝固中间试样进行20次变形后,断口中存在许多微孔型断裂,在扫描电镜下可以看到拉长和撕裂的韧窝。原始试样在经过2道次变形后,晶粒沿挤压方向被拉长并产生大量(0002)基面纤维织构,经8道次变形后,晶粒被细化,基面织构减弱。对于保温凝固中间试样来说,在CVCE变形过程中,AZ31镁合金柱面(1 0?(?) 0)(1 1?(?) 0)和锥面(1 0?(?) 1)的滑移被激发,其相对强度均高于原始试样。