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镁合金是一种具有开发前景的轻质结构材料。但是传统塑性加工的镁合金存在强度较低,塑性较差和各向异性严重等问题。为了使镁合金在汽车,航天,电子等行业中得到更广泛的应用,探索新的塑性加工工艺、提高镁合金的综合力学性能显得尤为重要。本文通过变面循环轧制工艺制备AZ31镁合金。并对此工艺进行改进探索,形成降温变面循环轧制工艺和变面轧制板材工艺等塑性加工工艺。通过金相组织、透射电子显微镜和X射线衍射等观察变形后的微观组织。通过单轴拉伸和压缩等力学性能实验分析AZ31镁合金综合力学性能的变化。并且将微观组织与力学性能相结合,深入分析微观组织对AZ31镁合金力学性能的影响,得出以下结论：(1)变面循环轧制AZ31镁合金的微观组织变化明显。动态再结晶充分,晶粒尺寸细化显著,晶粒分布均匀化；位错增殖,形成许多位错胞；孪晶分数增加,且含有纳米级的孪晶；晶粒取向和织构演化循环变化,强烈的基面织构消失。偶数次轧制后大部分基面与1道次轧制面成35°夹角。(2)变面循环轧制AZ31镁合金的综合力学性能提高显著：强度明显增加,塑性不降而升,延伸率提高,拉压不对称性改善。尤其是在变面循环轧制8道次后,AZ31镁合金的单轴拉伸屈服强度达到275MPa,比初始挤压态的强度高出近50%。(3)降温变面循环轧制AZ31镁合金的强度降低,塑性明显提高。变形温度降低,动态再结晶不充分,晶粒细化受阻。且变形后,大部分基面与1道次轧制面成35°夹角,使晶粒处于软取向,强度降低。同时,由于孪晶增加,织构弥散化严重,晶粒取向丰富,塑性明显提高。(4)变面轧制AZ31镁合金板材的力学性能优异：屈服强度比初始挤压态高出60MPa,延伸率提高。且因为变面轧制后的织构不同于传统轧制的基面板织构,所以变面轧制AZ31镁合金板材具有特殊的各向异性,轧向力学性能最优。