随着我国环境问题的日益突出,工业上对汽车、轨道交通、航空航天、船舶等行业的节能减排需求不断提高,交通载体的轻量化设计已经成为了重要的发展趋势和研究热点。镁合金材料作为最轻的金属结构材料,具有比强度高、比刚度高、易切削加工、易回收等优点,在工程应用中得到了越来越多的关注。然而,镁合金材料为密排六方结构,其室温下塑性加工性能较差。因此,目前镁合金的塑性成形工艺主要以热变形为主,如热轧制、热锻和热挤压等。在上述热成形工艺中,热挤压成形具有经济、方便、生产效率高等优点,而且所获得的镁合金型材拥有良好的微观组织和力学性能。分流模挤压是生产空心类镁合金型材的主要方式。分流模挤压过程中,材料经历分流、焊合、挤出等过程,材料的流动和微观组织的演变比较复杂,而且将在型材整个长度上形成若干条纵向焊缝。目前,国内外关于镁合金挤压成形的研究主要集中在平模挤压,而较少的关注了镁合金分流模的挤压成形,尚未明确分流模挤压过程中镁合金微观组织和力学性能的变化规律。针对以上问题,本文以AZ31镁合金为研究对象,开展了分流模挤压实验和相关的数值模拟工作,对镁合金分流模挤压工艺及挤出型材的微观组织和力学性能进行了深入研究。本文主要研究内容包括以下三个方面:(1)在380 ℃温度和0.1 mm/s挤压速度的条件下,开展了 AZ31镁合金分流模挤压实验,实验后将模具型腔内的材料取出。基于Deform3D数值模拟结果,获得了焊缝区和基体区的流线位置,并在两条流线上各选取了若干个特征点进行微观组织表征。基于以上结果,深入分析了焊缝区和基体区流线上AZ31镁合金材料的晶粒形貌、晶粒尺寸、织构等微观组织的演变规律。(2)在不同温度条件下,开展了 AZ31镁合金分流模挤压实验,对挤出型材进行了微观组织观察,并利用拉伸试验对型材的焊缝质量进行了表征。基于Deform3D的模拟结果,对型材微观组织的分布特点进行了合理的解释,进而利用Q准则和J准则对型材焊缝质量进行预测与评估。结合微观组织、拉伸试验和数值模拟等结果,提出了型材的力学性能不仅和焊合质量有关,而且和焊缝区的微观组织有很大的关系。(3)利用铸造态、均质态和挤压态AZ31镁合金作为初始坯料,开展了分流模挤压实验。对所获得的挤出型材进行微观组织分析和力学性能测试,研究发现,第二相粒子在分流模挤压过程中能明显促进镁合金的动态再结晶过程,从而起到细化晶粒和弱化织构的效果。由于铸态坯料的挤出型材具有明显细化的晶粒和弱化的变形织构,该型材表现出更加优良的力学性能。