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作为21世纪的绿色材料和战略性材料,镁合金具有环境友好、质轻、比强度高、电磁屏蔽和阻尼减震性能优良等优势。此外,镁具有丰富的资源,且我国是镁资源大国,镁的大规模应用对缓解我国铁铝矿资源的短缺具有重要的战略意义。镁合金板材已在汽车领域、3C产品、精密仪表部件、音响振动膜、蚀刻板等呈现出巨大的市场潜力。但是由于镁合金的室温变形能力较差,导致板材的加工成本较高,限制了镁合金板材的市场化应用。如何低成本高效制备板型良好且力学性能优异的镁合金板材成为推动镁合金板材市场化应用的关键。为进一步降低制备高性能镁合金板材的生产成本,获得缺陷较少、力学性能优异的镁合金板材,一方面,需要开发适合于低温变形的镁合金;另一方面,需要发展新型的轧制技术来降低能耗,节约成本。课题组前期研究发现,在低成本的Mg-Mn合金中添加少量的合金元素Al或Zn可以进一步提高挤压棒材的力学性能;而在线加热轧制有望可以进一步改善材料的成形性能。为此,本文在该研究基础上,选取其中力学性能优异的Mg-2.0Zn-1.5Mn（ZM21）合金和Mg-1.0Mn-0.5Al（MA10）合金以及AZ31合金进行在线加热轧制。主要研究单道次和多道次轧制变形时,轧制温度和道次变形量对组织和力学性能的影响。论文的主要结论如下:（1）在线加热轧制可以显著增加出现边裂的最大变形量、提高成形性。通过对AZ31板材的对比研究证明,在线加热轧制相比于传统轧制可以显著降低镁合金的轧制边裂,提高轧制成形能力。在线加热轧制的3种含Mn镁合金板材在单道次和多道次轧制时出现边裂的最大变形量都随着轧制温度的升高而增大。但是在相同温度下单道次轧制时,MA10合金开始出现边裂的变形量最小,而ZM21合金不出现边裂的最大变形量略低于AZ31。具体表现为:150℃轧制时,AZ31、ZM21和MA10合金在单道次轧制中不出现边裂的最大变形量分别为53%、51%和38%。300℃轧制时,AZ31、ZM21和MA10合金在单道次轧制中不出现边裂的最大变形量分别为71%、67%和66%。在相同温度下多道次轧制时,MA10合金、ZM21合金和AZ31合金不出现边裂的累积最大变形量差异较小。（2）在线加热多道次轧制可以提高AZ31合金和ZM21合金的微观组织均匀性,但是对MA10合金的组织演变影响较小。AZ31和ZM21合金在线加热单道次和多道次轧制具有相同的组织变化规律。再结晶程度都随着道次变形量的增加或轧制温度的升高而增大,组织随之变得更加均匀,但是AZ31合金在单道次轧制中具有更高的再结晶程度。此外,与单道次轧制组织不同的是多道次组织中出现明显的剪切带分布,且剪切带区域明显的随着轧制温度的升高而逐渐增大,并在300℃下以每道次45%变形量进行轧制时消失,呈现出非常均匀的组织。与AZ31和ZM21合金不同,MA10合金单道次和多道次轧制板材的组织在所有轧制温度和道次变形量下都存在大量的大晶粒和部分孪晶,再结晶程度非常低且最高不超过30%。可能原因主要是MA10合金中大量均匀分布的纳米级第二相对位错的强烈钉扎,阻碍了变形过程中的位错运动和晶界迁移,抑制了连续再结晶过程。AZ31和ZM21合金的再结晶变化情况具体表现为:随着单道次变形量从30%增加到75%,AZ31在150℃下的再结晶程度从39%增加到79%,而300℃下的再结晶程度从74%增加到84%。ZM21在150℃下的再结晶程度从6%增加到59%,而300℃下的再结晶程度从64%增加到73%。每道次33%变形量的多道次轧制中,AZ31镁合金在150℃、225℃和300℃下的再结晶程度分别为3%、40%和84%,而ZM21镁合金在150℃、225℃和300℃下的再结晶程度分别为19%、26%和96%。（3）道次变形量和轧制温度对镁合金板材力学性能有重要影响。在AZ31和ZM21两种合金中,道次变形量和轧制温度对单道次轧制和多道次轧制板材力学性能的影响不一样。单道次轧制中,道次变形量对力学性能的影响远大于轧制温度的影响,并且随道次变形量的增加,AZ31和ZM21合金的屈服强度明显增加,但是抗拉强度和断裂延伸随变形量的变化不明显。多道次轧制中,轧制温度对力学性能的影响大于道次变形量的影响,并且AZ31和ZM21合金的屈服和抗拉强度随轧制温度的增加而明显降低,并伴随断裂伸长率的升高。这可能是由于多道次轧制中进行了多次的中间加热,导致轧制温度对力学性能的影响大于道次变形量。MA10合金单道次和多道次轧制板材的室温拉伸性能均比较差,轧制温度和道次变形量对力学性能影响非常小,且90°方向的力学性能明显优于0°方向,表现出强烈的力学性能各向异性。这主要是由于组织中沿RD方向伸长的变形大晶粒的取向更加偏向于TD,使得沿TD方向拉伸时更容易在大晶粒内部产生孪晶,提高协调变形能力。同时,由于较多的大晶粒沿RD方向拉长,使得组织中沿RD方向的晶界密度低于TD方向。AZ31在150℃下单道次变形75%时,0°方向的屈服和抗拉强度分别为158 MPa和262 MPa,断裂伸长率为23.0%。ZM21在150℃下单道次变形75%时,0°方向的屈服和抗拉强度分别为150 MPa和244 MPa,断裂伸长率为16.3%。MA10板材单道次轧制时,沿0°方向的屈服强度介于80～120 MPa,断裂伸长率低于8%。AZ31在150℃下以每道次变形45%多道次轧制时,0°方向的屈服和抗拉强度分别为197 MPa和289 MPa,断裂伸长率为9.7%;而在300℃下每道次变形45%时,0°方向的屈服和抗拉强度分别为158 MPa和278 MPa,断裂伸长率为20.8%。ZM21在150℃下以每道次变形45%多道次轧制时,0°方向的屈服和抗拉强度分别为194 MPa和288 MPa,断裂伸长率为5.9%;而在300℃下每道次变形45%时,0°方向的屈服和抗拉强度分别为168 MPa和251 MPa,断裂伸长率为19.3%。MA10合金多道次轧制板材沿0°方形的屈服强度介于120～140MPa,断裂伸长率低于6%。（4）深冷处理可以改善含Mn镁合金板材的力学性能。经过热处理和深冷处理之后,ZM21合金和MA10合金的力学有所改善,但是并不明显。对ZM21合金最好的优化方案是只进行深冷处理,可以在保持强度不降低的同时,进一步提高材料的塑性。在深冷处理48h的情况下,ZM21合金的综合力学性能最佳,屈服和抗拉强度分别为178MPa和280MPa,断裂伸长率达到15.0%。而对于单道次轧制的MA10合金,先进行12h深冷处理再在400℃下退火1h,可以较好的提高材料的力学性能,同时降低力学性能各向异性,该条件下沿0°方向的屈服和抗拉强度分别为109MPa和206MPa,断裂伸长率为5.7%。对于多道次轧制的MA10合金,深冷处理或高温退火并不能同时改善材料的强度和塑性,力学性能各向异性依旧非常明显。