镁合金具有密度小、比强度高、比刚度大等诸多优点,因此在航空航天、汽车、电子通讯等领域具有广泛的应用前景。但因其具有的密排六方(Hexagonal Closed-Packed,简称HCP)晶体结构和较少的滑移系,使传统的镁合金在低温和室温条件下塑性变形困难,铸造镁合金的应用也因成形工艺的局限性而受到限制。但半固态金属成形技术的出现克服了铸造和锻造的不足,能够实现高性价比镁合金零件的生产,成为镁合金工业化应用的实用技术。半固态坯料的制备是半固态成形技术成败的关键所在,而应变诱导熔化激活法(Strain-Induced Melt Activation,简称SIMA法)成为极具工业应用前景的半固态坯料制备方法。鉴于现有制备半固态坯料的SIMA法存在的预变形坯料形状改变严重和组织不均匀等不足,本文提出了一种基于往复镦-挤(Repetitive Upsetting-Extrusion,简称RUE)大变形制备镁合金半固态坯料的新SIMA法。该方法具有工艺简便、易实现大变形、能保持坯料原有形状尺寸、材料利用率高等优点。其基本过程是:利用RUE形变实现镁合金材料的大应变诱导变形,使第二相充分碎化的同时,基体相也得到一定程度的细化,然后通过合理的半固态等温热处理,得到具有组织细小、球化程度好的半固态球晶化组织。本文围绕RUE大变形制备金属半固态坯料的新SIMA法,以AZ61和AZ91D镁合金为对象,系统地开展了镁合金半固态坯料制备与触变成形性的研究。借助等温热压缩模拟实验,建立了镁合金热变形的本构模型,提供了铸态AZ61和AZ91D镁合金变形安全性判据的热变形加工图,建立了两种镁合金材料在等温形变过程中的动态再结晶动力学方程;通过RUE工艺数值模拟与试验研究,揭示了镁合金RUE变形过程的组织演变规律;通过研究RUE镁合金半固态等温热处理过程中的组织演变规律,阐明了半固态组织球晶化的主要影响因素与微观机制,建立了RUE变形与等温处理工艺参数的协调匹配关系,提出了RUE镁合金半固态组织形态的控制原理与方法;对RUE镁合金进行了半固态触变压缩实验,分析了触变压缩过程中流变曲线的特征及液相的流动规律,探讨了变形参数对流变曲线和压缩变形微观组织的影响规律;通过筒型件触变成形工艺试验及制件的组织性能研究,阐明了半固态坯料制备与触变成形工艺条件对最终制件组织性能的影响规律。通过本文的研究,确立了一条制备高质量镁合金半固态坯料的实用化技术。解决了相关的基础科学问题,突破关键工艺技术难点,掌握了工艺规律,为该工艺的推广应用及工艺参数优化奠定基础,对丰富半固态加工方法与理论、促进半固态加工技术进步、拓展镁合金应用领域和推动镁合金工业发展,均具有极其重要意义。