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镁合金因其密度小、比强度和比刚度高、良好的导热性与导电性而被誉为21世纪理想的工程材料,在航空、航天、汽车和家用电器等行业已有多年的应用历史。但是由于镁合金是密排六方结构,使得镁合金的室温塑性较低,所以研究其高温下的变形行为具有重要意义。目前对于变形镁合金的研究大多集中于挤压和轧制这两种变形方式,而对于锻造这种在中等应变速率且又是动载荷下的变形行为的研究甚少。本文通过对变形镁合金AZ31在高温下进行镦粗变形来研究其变形行为和组织演变规律,为镁合金工艺的制定提供理论指导。本实验材料为均匀化后AZ31镁合金,实验分为热压缩与热锻两部分:第一部分,通过Gleeble-1500热模拟机对AZ31镁合金分别在不同温度(200℃～450℃)不同应变速率(0.01s-1、0.1s-1、1s-1、5s-1)下进行热压缩实验,得到真应力-应变曲线,为后面镁合金材料模型的建立做准备。第二部分,将试样在不同温度(200℃～450℃)下镦粗变形30%;在350℃下对试样进行不同镦粗量(5%～40%)的变形。在金相显微镜下观察其微观组织,测量再结晶晶粒尺寸和体积分数,测试变形量为30%锻件的力学性能和显微硬度,并对断口进行扫描分析。最后结合透射电镜观察对AZ31镁合金热锻过程中的变形机制进行了初步探讨。此外,还采用DEFORM软件对热锻过程进行了有限元模拟分析。研究发现,AZ31镁合金热锻过程中,随着锻造温度升高,孪晶数量减少,再结晶分数增加;在相同变形温度下,只有当变形量超过某一临界应变时,才会发生再结晶,继续增大变形量,再结晶形核点增多、体积分数增加。锻件的抗压强度随温度升高先增加再降低,在350℃时达到最大值317Mpa。锻件的断口形貌以解理断裂为主,具有明显的脆性锻炼特征。AZ31镁合金在中低温锻造时产生大量孪晶,变形机制以孪生动态再结晶为主,并伴随有动态回复现象和亚晶的出现;在高温锻造时,AZ31镁合金发生了明显的动态再结晶,再结晶组织较均匀,形成的新晶粒内有一定程度的应变,变形机制为连续动态再结晶。有限元模拟发现:圆柱形试样在镦粗过程中,塑性变形的死区位于上下端面的中心位置,变形最剧烈的位置处于试样的心部,其次是对角线方向;变形温度、变形速度和摩擦系数等变形参数对镦粗力有较大影响。