镁合金因其轻质高强、抗冲击性能高,在航空航天领域有着广泛的应用前景。本课题对准静态、中速、高速变形条件下镁合金的变形行为进行研究,采用万能材料试验机、热模拟试验机及分离式霍普金森压杆对挤压态AZ31镁合金进行了10-3s-1、10-1s-1、101s-1的中低应变速率及103s-1的高应变速率的压缩变形,得到了相应的变形力学行为,通过OM、SEM、EBSD及TEM等组织表征方法研究了不同应变速率下材料的微观组织演化规律,探讨了不同应变速率下材料的变形微观机制。材料在沿挤压向和横向压缩变形时表现出不同的力学行为,分别为孪生变形主导和滑移变形主导。材料在高应变速率和中低应变速率的变形力学行为有较大的差异:中低应变速率下变形时,随着应变速率的提高,力学性能的变化为强度的提高和塑性的下降;而高应变速率变形时为材料的强度和塑性均提高。中低应变速率下材料对于应变速率的敏感性较低,变形过程基本相同:材料变形开始后试样中的孪晶开始形核并逐渐长大,数量增多,晶体取向不断发生变化,部分非基面滑移系开启,晶体中位错密度逐渐增加,位错与孪生变形相互协调和转换。在变形后期孪生变形基本饱和,达到约80%,应力水平较高,在晶界、孪晶界及位错塞积处产生较强的应力集中,诱发裂纹的产生,最后试样发生断裂。随着应变速率的增加,孪生变形作用先增强后减弱,滑移作用先减弱更增加。断裂时断口附近的裂纹尺寸增加,应变速率为101s-1时,断口附近出现局部形变带。高应变速率下,应变速率为3000s-1时变形组织中开始出现绝热剪切带,其尺寸逐渐增加、贯穿整个试样、导致试样整体断裂。高应变速率下变形后较大的晶粒中易形成贯穿晶粒的细长条带,由压缩孪晶演化而来,易发展为裂纹。试样中均有活跃的孪生和滑移活动,孪晶类型有{1012}拉伸孪晶和{1011}压缩孪晶,孪晶内部和孪晶周围基体中有很高密度的位错,随着应变速率的升高,孪晶的界面发生弯曲,孪晶转变量逐渐增加,孪晶、位错及其相互之间的作用更加剧烈。