镁合金被称作是最有应用前景的结构材料，是因为镁合金具有很多优异的性能，比如低密度、高比强度、高比刚度、良好的机械加工性能、易于回收再利用等。但是，镁合金的塑性较差限制了其在工业上的应用，而细化晶粒尺寸是提高镁合金强度以及延伸率最有效的方法。累积叠轧是一种能够有效的提高镁合金综合力学性能的剧烈塑性变形技术。材料经过多道次累积叠轧工艺的轧制，等效应变将会达到最大值，比普通热轧所获得总变形量大，并可以连续制造细晶镁合金板材。　　本文中ATZ331合金采用金属型重力浇注方法进行铸造，并对铸态、固溶态、轧制态和累积叠轧态 ATZ331合金进行了显微组织观察及力学性能测试，并分析了动态再结晶、析出相、孪晶、等效应变、织构等因素对ATZ331合金显微组织及力学性能的影响。　　本文的主要研究结果如下：　　(1)在铸态ATZ331合金中Mg2Sn相以球状分布于晶界上。铸态ATZ331合金的抗拉强度为216.5MPa，延伸率为16.8%。　　(2) ATZ331合金经过固溶工艺415℃×16h+450℃×8h处理之后，析出相完全固溶进α-Mg中，达到固溶强化的效果。固溶态 ATZ331合金的抗拉强度为227MPa，延伸率为21.62%，但是显微硬度值有所降低。　　(3) ATZ331合金经过不同的热轧工艺轧制之后，对轧制板材的显微组织及力学性能的研究，确定最佳的热轧工艺为：R-300℃-10%-80%，沿纵向的抗拉强度为298MPa，延伸率为9.9%，沿横向的抗拉强度为343 MPa，延伸率为20.5%，交叉轧制态的抗拉强度为328 MPa，延伸率为18.6%。R-400℃-20%-80%，沿纵向的抗拉强度为285MPa，延伸率为18.3%，沿横向的抗拉强度为308MPa，延伸率为22.4%，交叉轧制态的抗拉强度为294 MPa，延伸率为19.7%。动态再结晶会有效细化晶粒，弥散分布于基体的细小球状 Mg2Sn相会阻止晶粒的长大，起到弥散强化的作用。　　(4)厚度为1.3mm的R-400℃-20%ATZ331板材，在ARB-300℃20min+400℃10min条件下，经过三道次累积叠轧之后，平均晶粒尺寸为1.67μm，抗拉强度为421MPa，延伸率为8.76%；厚度为1.3mm的R-400℃-20%ATZ331板材，在ARB-400℃10min条件下，经过四道次累积叠轧之后，平均晶粒尺寸为1.80μm，抗拉强度为357MPa，延伸率为7.69%；厚度为1.3mm的R-300℃-10%ATZ331板材，在ARB-400℃10min条件下，经过四道次累积叠轧之后，ARB3的性能最优异，其平均晶粒尺寸为1.55μm，抗拉强度为317MPa，延伸率为15.8%。累积叠轧态的合金的力学性能的变化比较复杂，可以归因于累积叠轧的界面焊合温度和等效应变对晶粒尺寸、织构以及界面焊合质量的等综合影响的结果。