众所周知,镁合金性能优越,是目前密度最小的金属结构材料;而且与其他生物医用材料相比,镁合金具有良好的生物相容性以及力学相容性,是作为心血管支架的理想材料。然而镁合金为密排六方晶格结构,在常温下独立滑移系较少,导致塑性变形困难,探索新的镁合金微成形工艺对于促进其在医用材料领域的应用具有不可估量的意义。由于传统微成形工艺遇到许多技术难题,本文提出一种新工艺,将超声振动应用于微体积成形。目前关于超声振动辅助金属塑性变形的理论并不成熟,对于超声振动应用于微成形领域的研究更是很少,为探讨该工艺的可行性及超声振动在金属塑性变形中的作用机理,本文在常温下对不同晶粒度的ZK60镁合金进行了一系列超声波微挤压成形实验,并对其微成形制件的微观结构及力学性能进行相关测试与分析。实验结果表明:施加超声振动后,ZK60镁合金在常温下的塑性变形能力相比传统微挤压成形得到大幅度提高,且成形能力随超声波振幅的增大而增加;此外,通过观察微成形制件的横断面微观组织发现,材料的非均匀性流动比宏观挤压的程度要大得多,表面晶粒明显变多,表面层变厚,而且表层金属的塑性变形程度比中心区域要大,晶粒尺寸也更细小;其次,微成形制件的晶粒尺寸得到很大程度的细化,与传统微挤压相比,晶粒的细化程度更大,并且随着微成形制件挤出直径的减小,晶粒细化越明显,但随着超声振动的加强,由于超声振动产生的热效应使得晶粒尺寸出现一定的长大;再者,通过观察微成形制件的纵截面微观组织发现,不论是变形区还是未变形区,其晶粒尺寸都得到细化,但变形区的细化程度更大,而且通过分析不同区域的微观组织,发现微成形制件晶粒细化机制主要来源于超声振动而不是挤压比的作用。从变形区的微观组织可以看出,挤压死区的塑性变形最大,晶粒尺寸最小。与传统微挤压相比,施加超声振动能够有效降低挤压应力、改善挤压过程中的摩擦状况,并且超声波振幅越大,挤压应力下降越明显、模具与试样之间的摩擦系数越小,同时还发现不论是传统微挤压还是超声微挤压,其挤压应力与晶粒度的关系都完全符合Hall-Petch公式,并且超声振动使挤压应力尺寸效应得到强化。最后,在微成形制件的力学测试中发现,施加超声振动能够有效提高微成形制件的强度及延伸率,强度随超声波振幅的增加有下降的趋势,延伸率变化不一,但相比传统微挤压成形制件,延伸率平均提高15%-25%,同时微成形制件的压缩断口也证明其强度比传统微挤压成形制件的强度要高。总之,将超声振动应用于ZK60镁合金的微体积成形,对于提高其微成形制件的成形能力、机械性能有着重大的意义。