近年来，镁合金由于具有低密度、高比强度和良好的导电、导热性能而在电子、航空和汽车等工业中得到广泛应用。然而，较差的抗磨损性能却严重阻碍了镁合金的进一步应用，使其不能像铝合金一样用来成型汽车发动机等部件。与钢和铝合金不同，镁合金的显微组织和机械性能受到环境温度的影响较大，因此，如何使镁合金在高温下仍然具有优异的机械性能已经成为目前镁合金研究领域中的重点。与此相反，对镁合金摩擦磨损行为的研究报道却十分有限，且仅仅通过滑动速度、载荷等外在参量的变化来表征镁合金的磨损行为，缺少本质性的研究。因此，本课题将对摩擦引起的磨损表层组织演变、性能变化与磨损行为的关联性进行研究，应用热激活软化动力学理论，建立镁合金轻微-严重磨损转变判据，并构建轻微-严重磨损转变临界载荷的预测模型，为镁合金材料的摩擦学研究提供新的思路和方向。本课题选用AZ系（AZ31、AZ51和AZ91）镁合金作为研究材料，通过盘销式试验机对AZ系镁合金进行干滑动摩擦磨损试验，在0.1-4.0m/s滑动速度和相近的载荷范围条件下，分别绘制出AZ31、AZ51和AZ91镁合金的摩擦系数和磨损率随载荷的变化曲线，并利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱分析（EDS）和硬度测量仪对磨损试样进行表征和测试。研究发现，AZ系镁合金的磨损过程中均存在五种磨损机制，分别为氧化磨损、磨粒磨损、剥层磨损、热软化和表面熔化，其中，氧化磨损、磨粒磨损和剥层磨损属于轻微磨损，而热软化和表面熔化属于严重磨损，且三种镁合金的轻微-严重磨损转变载荷均随着滑动速度的升高而降低。进一步确定三种镁合金不同磨损机制所对应的载荷区间后，建立具有重要参考意义的磨损率图和磨损机制图，为后续的研究提供基础数据支持。对AZ系镁合金的亚表层塑性应变分布和磨损表层的组织演变进行分析可知，即使在较低的载荷和较短的滑动距离下，AZ系镁合金的近表层中仍然存在较大的塑性应变，且在轻微磨损区域内，镁合金的塑性变形区厚度将随着载荷的增加而增大。在轻微-严重磨损转变后，AZ系镁合金的亚表层中将会出现一再结晶（DRX）区。当磨损机制继续转变为表面熔化时，亚表层显微组织从DRX区+塑性变形区转变为凝固区+DRX区+塑性变形区。结合AZ系镁合金磨损表层的塑性变形、组织演变、性能变化和氧化特征的研究结果，可以建立摩擦诱发的磨损表层组织演变、应变硬化与镁合金摩擦学特性的关联性。轻微磨损机制中，磨损表面的氧化和塑性变形引起的应变硬化作用使得镁合金近表层的硬度升高，从而形成了轻微磨损区域中的磨损率曲线平滑区间。进入到严重磨损区域后，镁合金亚表层中的塑性变形晶粒被再结晶晶粒所替代，加工硬化被再结晶消除使得镁合金的亚表层硬度急剧下降，由此可知，动态再结晶引起的表面软化和熔化是严重磨损区域中的磨损率曲线快速升高的原因。根据以上AZ系镁合金的轻微-严重磨损转变与组织演变的研究，本课题提出了基于热激活软化动力学理论的镁合金轻微-严重磨损转变判据，并首次建立了以滑动速度和临界热激活软化温度为参量的轻微-严重磨损转变载荷预测模型。通过对本课题中AZ系镁合金及其他参考文献中热挤压态AZ61镁合金和6061Al合金的转变载荷进行计算和对比，验证了预测模型的有效性和适用性。本课题还首次建立了镁合金表面开始发生熔化转变时的预测模型，验证其有效性和适用性后，结合轻微-严重磨损转变载荷曲线建立了AZ31、AZ51和AZ91镁合金的磨损表层组织演变图。本研究还对Al含量对AZ系镁合金的磨损特征和组织演变的影响进行研究。当Al含量增加时，β-Mg17Al12化合物含量和存在形式均发生较大变化，从而导致了摩擦磨损行为和亚表层组织演变的差异。本课题所获得的研究成果不仅丰富了AZ系镁合金摩擦磨损行为的研究，还为镁合金磨损过程中的结构演变、性能变化与摩擦磨损行为之间架设了一座桥梁，从一个崭新的视角揭示和阐述镁合金的摩擦磨损机制，为镁合金摩擦学理论的研究提供了全新的思路和方向。