镁合金具有诸多优良性能,使其在航天航空、汽车等交通工具行业、电子行业等很多国民经济和军事国防领域的应用日益扩大。但在许多应用领域,由于镁合金的绝对强度较低,达不到使用要求,限制其发展,在很多优势领域中,并没有大规模使用镁合金。研究开发高强度镁合金材料,是扩大镁合金材料在航天航空、军工及交通工具等领域应用的关键。现今,国内外高性能镁合金复合材料的制备工艺主要有普通铸造法,搅拌铸造法,挤压铸造,粉末冶金法,熔体浸渗法,大量开发的增强相被证明具有良好的强化作用,可以显著的提高镁合金材料的综合性能。采用多次循环塑性变形方法制备高性能镁合金材料,增强相在固相反应过程中原位形成,与基体相容性良好、界面结合强度高,可以显著提高多次循环塑性变形方法制备的镁合金材料的力学性能。通过多次循环塑性变形制备Si/AZ31复合胚体,原位固相反应形成Mg2Si/AZ31并通过挤压成型制备得到复合材料,本论文系统研究了复合材料的结构与力学性能,深入分析了不同塑性变形次数以及不同Mg2Si含量对Mg2Si/AZ31复合材料的微观组织、力学性能的影响;研究了复合材料的强化机制以及延伸率的影响因素,并讨论了Mg+Si→Mg2Si反应原位合成机理。多次塑性变形后,经过固相反应与热挤压成型技术,成功制备出高性能Mg2Si/AZ31复合材料,挤压成型后的复合材料中主要存在Mg2Si与Mg基体,Al与Zn主要以固溶形式存在于Mg基体之中,而在复合材料中存在少许MgO相。复合材料中的Mg2Si相均匀的分布于基体之中,而且界面结合良好,通过对比不同次数塑性变形制备而得的复合材料发现随着塑性变形次数的增加,复合材料中的Mg2Si分布更加均匀,而且Mg2Si的尺寸也显著下降。多次循环塑性变形技术制备的复合材料具有优异的性能,在200次塑性变形之后制备的复合材料的综合性能最佳,其抗拉强度、屈服强度以及延伸率分别达到367MPa,302MPa以及6.4%。通过对不同Si添加量制备的复合材料的研究,发现5wt.%Si添加量时的复合材料的综合性能最佳,其抗拉强度、屈服强度以及延伸率分别达到345MPa,267MPa以及5.9%。在多次循环塑性变形制备的Mg2Si/AZ31复合材料的强化主要归因于以下两个方面:1.多次循环塑性变形与随后的挤压成型工艺引起的晶粒细化;2.第二相的增强作用。影响Mg2Si/AZ31复合材料塑性的主要因素为以下三个方面:1.晶粒细化作用;2.第二相引起的脆性;3.由于织构的出现引起的塑性下降。通过Ozawa-Flynn-Wall(OFW)以及Kissinger(KAS)非等温反应法测得Mg+Si→Mg2Si反应激活能分别为212.5 kJ/mol以及209.7kJ/mol,而在AZ31中两种方法测得Mg+Si→Mg2Si反应激活能分别393.4 kJ/mol和426.5 kJ/mol,发现在AZ31中Mg+Si→Mg2Si反应激活能较高,反应难度增大;经过用Coats-Redfern方程计算,发现反应模型Avrami方程(A6)所对应的g(α) =[-ln(1-α)]1/2求出的激活能410.3kJ/mol,其激活能E值与非模型方法计算而得的E值最接近。根据反应机理函数的表达式可知非等温反应为形核长大控制过程。通过对固相反应产物微观组织的观察,发现在固相反应中,Mg+Si→Mg2Si的反应却是属于形核长大机制,而反应后产物的微观组织在界面处呈现台阶状。通过对复合材料延伸率的研究,发现在200次塑性变形时制备的复合材料的塑性最好,而在Si添加量增加的同时,材料的延伸率一直下降。而通过对复合材料断口的观察,发现材料断口处存在韧窝,显示出一定塑性,由于Mg2Si的存在,材料的脆性增加,使得材料的延伸率下降。