镁合金被誉为21世纪可持续发展的“绿色材料”,也是目前最轻的金属结构材料,具有很高的比强度,主要应用于医学、3C电子产品、汽车、航空航天等各个领域,已然成为世界各国关注和研究的焦点。由于镁合金具有密排六方结构的特点,在室温变形条件下独立的滑移系较少,因此室温下塑性差,变形加工困难,需要采用大塑性变形复合工艺才能有效的细化镁合金晶粒,以提高镁合金的塑性,从而改善其加工性能。以促进变形镁合金产品在各个领域的广泛应用。由于传统的镁合金挤压棒材的变形能力和强韧性差,采用等通道转角挤压大塑性变形技术(ECAP),即由两个相交的等径通道组成的模具并通过纯剪切方式实现块体金属材料大塑性变形的成形工艺,它能够有效的制备超细晶结构材料,但是,需要多道次等通道转角挤压成形才能获得组织均匀的高性能材料,并且在多道次挤压过程中还容易出现开裂现象,因此,这种大塑性变形工艺难以进行工业化推广。本文基于等通道转角挤压工艺的缺陷,提出并设计了等通道转角挤压与正挤压相复合的累积变形工艺(以下简称ECAP-FE),即在等通道转角挤压型腔后直接连接一个具有一定挤压比的正挤压芯模,由此形成一个集多种变形工艺于一体的连续挤压型腔,从而实现对材料的累积塑性变形。由此找到一种提高镁合金塑性的新途径。本文首先采用二次开发技术在MSC.Marc软件中建立了AZ31镁合金的材料模型,然后构建了AZ31镁合金微观组织预测系统的程序开发流程图,并利用FORTRAN语言对微观组织模型进行编程,成功的预测了挤压过程中AZ31镁合金的晶粒尺寸和动态再结晶体积分数的变化过程。将构建成功的AZ31镁合金的ECAP-FE挤压过程有限元分析模型进行数值模拟。最后对AZ31镁合金在ECAP-FE挤压模拟过程中的挤压力、等效应力场、等效应变场、等效应变速率进行有限元分析。模拟结果表明:与单一的ECAP挤压工艺相比,ECAP-FE复合挤压变形工艺能有效的提高材料的变形量,使材料产生累积变形,细化晶粒;并且,ECAP-FE复合挤压变形工艺所获得的平均等效应变提高了约2倍,等效不均匀系数有很大幅度的下降,且等效应变呈轴对称分布,因此ECAP-FE能实现较高的累积塑性变形;而且,在ECAP-FE复合挤压工艺中,正挤压的模面能够为ECAP挤压过程提供有效背压,减小剪切带面积,使之更接近理想的简单切变;使得经ECAP-FE挤压后的最大等效应变速率为0.9916,最大等效应变速率显著提高。由此表明ECAP-FE复合累积塑性变形工艺可获取更加细小、均匀的晶粒组织。此结果为ECAP-FE复合挤压工艺的进一步深入研究提供了理论依据。