管材固体颗粒介质胀形SGMF(Solid Granules Medium Forming)工艺是采用分散颗粒状、可自由流动的颗粒作为中间传力介质取代刚性凸模(或凹模)的角色对管材坯料进行胀形的一种管材塑性加工新方法。本课题主要对AZ61镁合金变径管的固体颗粒介质热胀形工艺基础进行研究,利用高温下镁合金较好的塑性并借助固体颗粒介质与液压气压胀形不同的传力特点实现变径管成形,提出了变径管外置压头成形新方式。通过数值模拟与实验研究了外置压头和内置压头两种不同胀形方式的成形工艺。采用有限元模拟软件Abaqus模拟了AZ61镁合金变径管的固体颗粒介质热胀形过程,把固体颗粒介质视为复杂流体岩土模型,采用Drucker-Prager扩展模型近似代替;将镁合金管坯划分为可变形实体单元,模具和压头定义为解析刚体。分析了不同压头形式,压头下压量,初始压头高度等工艺参数对胀形过程的影响,探讨了固体颗粒介质特殊传压规律以及与胀形的关系,比较了两种不同胀形方式在受力方式,应力应变规律,金属流动规律,壁厚分布规律等方面的差异,总结出了合适的工艺参数范围。模拟发现固体颗粒介质传压存在着最大应力峰值,而压头下行过程中最大应力峰值作用区域与最大变形区的位置关系很大程度上影响着变形结果,且外置压头胀形方式存在着较为明显的被动轴向补料行为。根据数值模拟结果进行了AZ61镁合金变径管的固体颗粒介质热胀形工艺实验研究。分别设计了对应两种压头的胀形模具,采用1mm粒径的小钢珠作为成形固体颗粒介质。实验结果表明,AZ61镁合金变径管热胀形合适的实验温度为370℃。在该温度下,利用外置和内置两种压头分别进行了同一初始压头高度的不同下压量实验以观察整个胀形过程中的管材轮廓变化以便研究金属流动规律,按照10mm的间隔进行了65mm-125mm的不同初始压头高度的热胀形实验,研究了初始压头高度对壁厚分布、成形压力和内表面粗糙度的影响。并利用光学显微镜分析了变形过程中微观组织的演变规律。壁厚分布模拟结果与实验结果吻合良好,当外置压头胀形初始压头高度为115mm时变形区壁厚实验和模拟结果最大相差13.27%,内置压头最大相差12.03%,说明模拟结果可以指导实验。