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镁合金在汽车、通讯电子和航空航天工业等领域需求日益增长。镁合金因其密排六方结构,室温下塑性变形和塑性加工性能差,镁合金的广泛应用被限制。细化晶粒是一种既可改善塑性又可提高强度的方法,大塑性变形技术是实现晶粒细化最有效的途径之一。本文利用连续变断面循环挤压原理,通过多向循环挤压变形模拟研究多向柔性轧制过程。通过金相显微镜(OM)和X射线衍射技术(XRD)进行微观组织观察,通过拉伸试验、硬度测试表征其强度、延伸率和硬度,摩擦磨损试验和电化学腐蚀试验分析其变形后的耐磨性和耐蚀性,利用扫描电子显微镜(SEM)对拉伸断口形貌、磨损形貌和腐蚀形貌分析,分析不同工艺参数下多向变形过程中材料微观组织、力学性能、耐磨性和耐蚀性的变化规律。通过对多向变形过程中温度和变形参数的控制研究发现:在350℃下多向变形,镁合金变形温度较高,促进动态再结晶形核和长大。变形过程中边部受力较大,出现了粗大晶粒晶内滑移,形成部分狭长晶粒,组织分布不均匀。随着变形量的累积,粗大晶粒受挤压和剪切力的作用逐渐破碎细化。在300℃下变形时,一循环变形后组织明显细化,粗大晶粒破碎成细小的等轴晶,随着变形量的累积,晶粒细化幅度较小。250℃下变形时,由于变形温度较低,变形时多次出现断裂,最终得到均匀细化的二循环组织。通过对多向变形后材料的力学性能分析发现:在250℃下二循环心部硬度最高为92.6HV,抗拉强度和延伸率有所升高,屈服强度变化不明显;在350℃多向变形后随着变形量的累积,室温抗拉强度由原始的329MPa提高到四循环的345MPa,延伸率由原始的10.9%提高到14.3%;在300℃时,一循环变形后室温抗拉强度显著提高,随着变形量的累积变化不大,最高为四循环变形后的540MPa,延伸率提高至15.3%。变形后拉伸端口韧窝增多,塑性提高。通过对多向变形后材料的耐磨性和耐蚀性分析发现:AZ31镁合金的耐磨性和耐蚀性较原始有所提高,原始试样摩擦系数为0.209,摩擦系数随着变形次数的增加而减小,300℃三循环变形试样摩擦系数最小为0.180;原始试样磨损量为31mg,随着变形循环的增加,磨损量在300℃三循环变形试样最低为23mg。原始试样的自腐蚀电位Ecorr为-1.530V,多向变形后自腐蚀电位Ecorr基本保持在-1.5V左右,均正移。原始试样的腐蚀电流密度icorr为0.4776μA,在300℃变形条件下三循环变形后在腐蚀电流密度icorr为0.0476μA,腐蚀速率腐蚀速率为3.524,较原始试样均降低一个数量级。