AZ80镁合金作为商业化高强变形镁合金具有密度低、阻尼性能好和比刚度比强度高等优异的力学性能,在交通运输和航空航天等尖端工业领域的轻量化构件具有广泛的应用前景。然而,镁合金强度低、塑性差制约其在高端装备承力件、次承力件的应用。等通道转角挤压作为晶粒细化有效手段,被广泛应用于镁合金的细晶强韧化,而等通道转角工艺很难直接成形零件,高性能镁合金构件的成形制造成为亟待解决的难题。因此本文提出AZ80镁合金环形通道多转角挤压成形工艺,采用物理模拟、数值模拟和实验相结合的方法,研究AZ80镁合金通道转角挤压过程的动态再结晶机制及规律,建立考虑第二相的动态再结晶相场法模型,应用于带筋盘件环形通道多转角挤压成形工艺,为AZ80镁合金高性能构件成形提供理论依据。本文的主要研究工作如下:通过对AZ80镁合金单向热压缩和等通道转角挤压过程的组织演化特征进行分析。结果表明动态再结晶机制均以不连续动态再结晶为主,不连续动态再结晶的形核机制包括动态回复促进亚晶形核和应变诱导晶界迁动形核,连续动态再结晶的形核机制为变形晶粒内部局部取向差增加促进形核,等通道转角过程Mg17Al12相的平均等效直径为1.29 μm,而单向热压缩过程为0.66μm,等通道转角挤压过程的Mg17Al12相平均等效直径大于1 μm更易引起局部位错密度升高而诱发粒子形核。建立了耦合第二相的动态再结晶相场法模型,该模型通过修正位错密度演化法则反映第二相钉扎引起的局部位错密度增加,将第二相颗粒界面定义为形核有效位置反映第二相颗粒诱发形核,并验证了所建立的相场模型在预测含第二相颗粒晶粒生长晶界拓扑转变、含Mg17Al12相AZ80镁合金动态再结晶过程的粒子诱发形核和宏观力学响应时的可靠性。基于建立的模型模拟了不同第二相相貌、大小和尺寸时的晶粒长大和动态再结晶,结果表明细小弥散的矩形状颗粒对晶界迁移的钉扎效果更剧烈,第二相颗粒在促进位错密度增加促进形核的同时因钉扎作用也抑制形核,且抑制作用占据主导地位。结合物理实验、相场方法和有限元方法研究了 AZ80镁合金等通道转角多道次挤压过程的微观组织演化和宏观物理场变化。结果表明挤压两个道次后平均晶粒尺寸为6.57μm,且晶粒尺寸主要分布在7～10 μm区间内,较单个道次细化了 13.4%;三个道次后平均晶粒尺寸为5.12μm,晶粒尺寸主要分布在2.5～7.5 μm范围内,较第二道次再次细化22.07%。在变形温度300℃-400℃,挤压速度0.5～3.0mm/s的变形参数范围内确定了挤压成形窗口和晶粒尺寸等高线图,将二者集成确定等通道转角挤压的2个细晶窗口分别为:挤压速度0.5 mm/s,变形温度360℃～400℃;和挤压速度1.5 mm/s,变形温度 345℃～380℃。提出了镁合金带筋盘类构件环形通道多转角挤压成形工艺,该工艺将等通道挤压在环形通道内以A路径进行不同内角和截面的3道次累积实现与传统挤压的结合。对该工艺成形过程的宏观物理场和晶粒尺寸演化规律进行分析,结果表明成形过程金属流线连续可有效避免金属撕裂且筋位置等效应变分布均匀且变形主要集中在转角变形区,高静水压力和剪切应力状态有利于促进组织细化。坯料温度的降低对平均晶粒尺寸影响不大,但使尺寸分布更加均匀。当坯料温度和挤压速度一定,模具温度从340℃升高至380℃时,平均晶粒尺寸从5.1 μm增加至5.8μm,标准差从0.41 μm增加至0.89 μm。此外坯料和模具等温均为380℃,当挤压速度从1 mm/s增加至3 mm/s时,平均晶粒尺寸从5.8 μm细化至5.3 μm,标准差从0.89μm降低至0.26 μm。成功试制了 AZ80镁合金典型带筋盘类构件,晶粒尺寸显著细化至约10μm,验证了环形通道多转角挤压成形工艺的可行性,为带筋板类、盘类和桶类零件地细晶成形提供理论指导。