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镁合金材料因其优越的综合力学性能与巨大的发展潜力,目前已广泛应用于汽车、航天航空、军工以及3C电子产业等领域,被称为是“21世纪的绿色工程材料”。但由于其自身为密排六方结构,室温下可启动滑移系数量少导致其变形能力较差,此外,传统挤压或轧制镁合金板材成形性差且存在强烈的基面织构,使得镁合金的发展应用在一定程度上受到限制。因此,加强对镁合金板材的组织与性能的调控对镁合金制备工艺的优化、大规模的批量生产以及变形机理的深度研究具有重要的理论与实际意义。本文以不同状态的AZ31镁合金为原材料分别进行了两种工艺的挤压变形实验,第一部分为分流转角正挤压,通过CAD、UG等软件进行建模将正挤压技术与等通道转角挤压技术相结合,研究挤压态AZ31镁合金在不同温度(300℃、350℃、400℃)下由圆柱形坯料挤压成2.5mm厚板材的微观组织及其力学性能的变化,并辅以DEFORM 3D等有限元数值模拟软件研究坯料在挤压成板过程中的等效应力、等效应变以及流速等的变化情况;第二部分为嵌入式共挤压,将铸态MB15镁合金嵌入至铸态AZ31镁合金中,在400℃条件下挤出直径为10mm的棒材,通过对比实验研究两种镁合金在单独挤压与共挤压条件下其微观组织与力学性能的变化情况。主要结论如下:(1)通过对分流转角正挤压过程的有限元模拟发现,当挤压速度恒定时,坯料流速随挤压步数逐渐增大,在经过拐角时,板材外侧的流速大于内侧;等效应变率与等效应力在坯料充满型腔、转变为板以及流经拐角时会出现激增现象,这与变形阻力以及拐角的剪切作用有关;等效应变随挤压步数逐渐增大,最终稳定在8～9之间,变形过程中总应变理论值的计算结果为8.354,计算结果与模拟结果相吻合,由此说明,分流转角正挤压的有限元模拟有效。(2)分流转角正挤压各温度挤出板材均发生了完全动态再结晶,其晶粒细化效果以及组织均匀性随温度的降低显著提高,400℃、350℃、300℃下挤出板材的晶粒尺寸依次为18.70μm、7.95μm、6.40μm;各温度挤出板材均存在(0002)挤压织构,且温度对织构强度的影响较小,织构的极点与ND方向间的夹角约25°;挤出板材基面滑移的平均Schmid Factor值均在0.31左右,相对较大,说明基面滑移容易启动,有利于板材的塑性变形。(3)分流转角正挤压各温度挤出板材的延伸率在ED方向较原始坯料有较大的提升,在TD方向与原始坯料相当;抗拉强度与屈服强度在ED、TD方向的变化表现为随温度的降低逐渐增大。300℃挤出板材的综合力学性能达到最佳,屈服强度为135MPa(ED)、225MPa(TD),抗拉强度为360MPa(ED)、347MPa(TD),延伸率为27.4%、15.5%。(4)嵌入式共挤压与单独挤压相比,可提高AZ31镁合金的动态再结晶程度,晶粒尺寸由14.7μm细化至12.1μm;MB15镁合金在两种方式挤压后的动态再结晶程度相近,晶粒尺寸分别为10.3μm、10.0μm;AZ31与MB15镁合金在两种方式挤压后均形成了典型的(0002)挤压织构,AZ31镁合金共挤压后的(0002)织构强度明显高于单独挤压,这与MB15镁合金、模具内壁对AZ31镁合金的挤压力以及双金属界面处的剪切力的共同作用有关,而挤压方式对MB15镁合金(0002)织构强度的影响较小。(5)嵌入式共挤压不会改变AZ31与MB15镁合金自身的塑性变形机制,共挤压棒材的力学性能与组分合金的体积占比有关,压缩试验表明,共挤压棒材屈服强度与压缩强度随MB15镁合金占比的增加而增加,而组分合金体积占比的改变对共挤压棒材压缩延伸率的影响较小;对不同挤压镁合金在ED方向进行3%预压缩实验发现,在晶粒尺寸与织构强度的共同作用下,AZ31镁合金比MB15镁合金更容易促进{10-12}拉伸孪晶的启动,表现为AZ31镁合金中{10-12}拉伸孪晶的数量明显多于MB15镁合金。