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本文以Mg-1Gd(0.73wt.%Gd),Mg-4Gd(3.62wt.%Gd)二元合金和纯镁为研究对象,采用金相显微技术(OM)、电子背散射技术(EBSD)、扫描电子显微技术(SEM)和室温拉伸试验研究了晶粒尺寸,位向角,织构类型和强度等随着往复挤压道次和温度的演变规律;探讨了晶粒尺寸,织构类型以及稀土元素(Gd)对往复挤压镁合金的强塑性的影响规律,获得如下结果:细晶强化是镁及镁合金往复挤压后性能提高的主要原因之一。纯镁在350℃往复挤压2道次后,组织均匀,晶粒尺寸由约2×5mm的柱状晶下降为50μm左右的等轴晶,屈服强度由初始的12MPa提高到60MPa,随着往复挤压温度的下降,晶粒尺寸显著降低,屈服强度明显提高,不同温度(250℃,350℃,450℃)下往复挤压2道次的纯镁其屈服强度和晶粒尺寸之间满足Hall-Petch关系,可表述为σs=5.4+338.6d-1/2。Mg-Gd二元合金350℃往复挤压2道次后,组织由粗大的拉长晶粒和细小的再结晶晶粒共同组成,Mg-1Gd和Mg-4Gd合金的平均晶粒度分别为12μm和10μm左右。随着往复挤压道次的增加,组织均匀性增加,晶粒进一步细化,屈服强度和延伸率均显著上升。当挤压道次增加到8时,Mg-Gd合金中组织以细小的再结晶晶粒为主,Mg-1Gd和Mg-4Gd合金的平均晶粒尺寸分布降为2μm和1.5μm,屈服强度分别由初始状态的20MPa和30MPa提高到181MPa和240MPa。在350℃下往复挤压2,4,8道次的Mg-1Gd和Mg-4Gd合金的屈服强度和晶粒尺寸之间分别满足σs=135.3+61.3d-12和σs=118.2+144.4d-12。织构的类型和强度对往复挤压镁合金强韧化的有着重要影响。经350℃往复挤压后,随着挤压道次的增加,纯镁的晶粒尺寸无明显变化,而屈服强度随道次增加而下降,延伸率随之上升,这主要是由织构的软化引起的。随往复挤压道次的增加,纯镁的织构强度增加,其{0001}基面与挤压方向的夹角由25°逐渐转到40°左右,基面滑移系的Schmid因子和织构强度呈正相关,使得基面滑移随道次的增加而变得容易。350℃往复挤压后,Mg-1Gd合金呈现基面与挤压方向成40°~60°的夹角的织构。其基面滑移系的Schmid因子和织构强度呈负相关,织构的强度增强,基面滑移变得困难,导致材料的屈服强度上升而延伸率下降。Mg-1Gd合金在往复挤压4道次后,其组织较2道次时显著细化,而延伸率却较后者出现下降,主要是由于变形4道次后,织构强度增强,基面滑移系的Schmid因子显著下降。Gd元素的加入对镁合金性能的提升显著,Mg-1Gd和Mg-4Gd二合金获得了显著的固溶强化效应,随着Gd含量上升,屈服强度显著上升,延伸率下降。在往复挤压过程中,固溶在镁基体中的Gd原子延缓了动态再结晶进程,有效地细化了动态再结晶晶粒,同时改变了织构类型,弱化了织构强度,从而使镁-Gd二元合金的强度和塑性都获得了显著增强。