镁合金因本身具有的特殊性能而被誉为“最具发展前途的新型材料”,已成为学者研究的焦点。但镁合金六方晶体结构的滑移系少,塑性成形能力差,导致加工困难。虽然传统大塑性变形工艺在细晶强化机制层面得到认可,但是仍存在单道次挤压后材料的变形量小、晶粒细化程度有限以及工艺复杂等缺陷,限制了镁合金的规模化使用。在细晶强化方面,ECAP(Equal Channel Angular Pressing)工艺由单纯的改变模具结构、挤压路径及挤压道次等因素过渡到与其他变形方式复合来提升细晶程度,与传统大变形技术相比,复合成形工艺被认为是一种更为有效的方法,也克服了传统技术的不足而提出的新的挤压方法。本次提及的新型大塑性变形工艺ECAP-FE(Equal Channel Angular Pressing-Forward Extrusion,以下简称ECAP-FE)是由等通道转角挤压(ECAP)与正挤压(FE)结合而成,即在等通道转角挤压的水平通道处连接相同横截面尺寸的正挤压通道来增加单道次挤压变形量,从而达到晶粒细化,力学性能提高的目的。首先,根据ECAP-FE工艺成形原理设计出复合模具结构,并借助DEFORM软件平台,对ECAP-FE工艺与传统ECAP、FE工艺进行等效应变的对比分析,论证了新工艺在应变累积方面的优势;然后在前处理模块合理设定的基础上,对ZK60镁合金ECAP-FE成形中的应力应变、载荷变化、微观组织等场量进行数值模拟,研究了其成形特点、场量分布规律,预测了新工艺对组织的细化效果,为研究实验的开展奠定了坚实的理论基础。最后根据单因素法,分别利用不同过渡距离、模面角、挤压比、挤压温度及摩擦因子创建了多组有限元模型,并以等效应变、载荷大小及应变不均匀系数作为衡量模具结构与成形工艺参数对ECAP-FE变形影响的标准,可以发现载荷及应变会随着模面角或挤压比的增加而增大,并且增大挤压比可减小应变不均匀系数,而过渡距离的增加只会延迟载荷变化的时间点;此外摩擦因子的增大会使载荷及等效应变增大,并且摩擦因子从0.4增至0.6时,应变不均匀系数出现上升趋势,表明较大摩擦不利于应变的均匀性分布。