多向锻造工艺(MDF)作为剧烈塑性变形工艺(SPD)的一种,具有强烈细化金属材料微观组织的能力。本文采用多向锻造工艺对商业铸态纯镁进行变形,获得了微观组织得到显著细化,力学性能得到提升的细晶纯镁,并使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等多种分析测试方法对所获得的纯镁材料的组织和性能进行了分析和测试。分别在250℃、350℃和400℃下进行了对纯镁的恒温多向锻造变形,在250℃下进行6道次的锻造变形后获得了平均晶粒尺寸细化至14μm的细晶纯镁;在350℃下进行5道次的锻造变形后屈服强度达到103.7MPa,抗拉强度达到155.9MPa;在400℃下进行6道次的锻造变形后,延伸率达到6.59%。恒温多向锻造的试验结果表明:在相同的变形量下,随着变形温度的降低,材料的平均晶粒尺寸下降,屈服强度上升,抗拉强度先上升再下降,延伸率下降,微观裂纹的产生几率上升;在相同的变形温度下,随着变形量的增加,材料的平均晶粒尺寸下降直至稳定,屈服强度上升,抗拉强度上升,延伸率先上升再下降。分别采用两种不同的降温路径对纯镁进行多向锻造变形,锻造变形的最低温度下降到200℃,获得平均晶粒尺寸细化至3.7μm的细晶纯镁,屈服强度达到101.8MPa,抗拉强度达到118.2MPa;在250℃下进行锻造变形时获得了屈服强度达到71.1MPa,抗拉强度达到152.3MPa,延伸率达到9.98%。本文还利用EBSD和中子衍射设备对经过多向锻造变形的纯镁的织构进行了研究。在多向锻造过程中,纯镁变形后呈基面织构,但是随着变形量的增加,其强度发生减弱。此外,还对多向锻造过程中的变形均匀性进行了研究:多向锻造变形过程具有自由锻的特点,变形后所获得的试样组织和性能并不均匀,但是随着变形的进行而得到改善。