镁合金作为目前最轻的结构金属,因其密度低,比刚度高,阻尼系数高、易回收等优点,被作为轻量化材料和环保材料而广泛运用于航天航空、汽车、电子信息等产业,有着广泛的市场前景和潜能。但是由于其密排六方的晶体结构,导致其变形能力较差,使其在成形加工和市场应用过程中均受到一定影响。晶粒细化被认为是提高合金性能的有效途径,本文通过合金化和塑性加工的方式改善AZ31晶粒尺寸,以提高合金的成形能力和室温力学性能。本课题利用工业生产中普遍应用的AZ31为原料,在熔融状态下加入CaO粉末,通过挤压和搅拌摩擦加工,研究加工工艺参数和CaO含量对材料组织和性能的影响。经过分析得到以下结论:1.AZ31镁合金中添加CaO与之发生熔体反应,生成Al2Ca相,在合金熔炼和塑性变形过程中均对合金有细化晶粒的作用。2.挤压状态下合金的力学性能随CaO含量的升高而提高。当CaO添加量为1wt.%时,镁合金力学性能达到最优,屈服强度和抗拉强度分别提高了28.6%和17.3%。随着挤压温度的升高,含CaO的AZ31镁合金力学性能呈下降趋势。挤压比的升高有助于提高合金动态再结晶程度,减小晶粒尺寸,提高其力学性能。较优的挤压工艺参数为:挤压温度为300℃,挤压比为9。3.随CaO含量的升高,合金的织构强度降低。AZ31合金的织构强度为17,加入CaO后,织构强度降幅52.9%,这有助于降低合金力学性能的各向异性。4.搅拌摩擦加工能获得组织均匀的等轴晶组织,可以有效提高合金的力学性能和塑性。当搅拌速度为1200r/min,CaO添加量为1%时,材料力学性能最优,抗拉强度提高了3.8%,延伸率提高了15%。5.CaO的添加降低了合金的抗腐蚀性能。在电化学腐蚀实验中,自腐蚀电位减小了35m V。在浸泡自腐蚀过程中,合金的失重率随着CaO添加量的增加而增加。