镁及其合金是目前最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、导热性好、电磁屏蔽效果佳、机加工性能优良、零件尺寸稳定、易回收等优点,被誉为“21世纪绿色工程金属”。但是由于镁合金是密排六方结构,可开动的滑移系比面心立方和体心立方金属的少,使得镁合金的室温塑性较低,降低了成形能力,大大限制了变形镁合金的推广应用。目前对于变形镁合金的研究大多集中于挤压和轧制这两种变形方式,而对于锻造这种瞬时变形方式,却研究甚少。本文对镁合金在室温和加热状态下进行镦粗变形实验,研究不同条件下镁合金的组织性能变化,进而研究不同条件下的塑性变形机理。实验材料为铸态AZ31镁合金,实验分为室温与加热状态两部分:第一,首先在室温下对试样进行不同变形量(2.5%~15%)的镦粗变形,利用OM、TEM观察试样的微观组织,并进行X射线衍射分析。然后将不同变形量的试样在不同温度下保温一定时间进行再结晶退火。观察各个试样的微观组织,测量硬度和晶粒尺寸的变化,并进行机械性能测试。最后对室温锻裂试样断口进行微观组织观察以发现裂纹扩展情况。第二,将试样在不同温度(200℃~500℃)下镦粗变形40%;再在400℃下对试样进行不同的镦粗量(5%~40%)的变形。首先利用OM、TEM观察试样的微观组织,测量其晶粒尺寸,得出加热状态的墩粗变形规律。然后对变形量为40%的试样进行压力破坏实验以测定在不同变形温度下的机械性能。最后对压缩断裂试样进行断口扫描。研究结果表明,AZ31镁合金室温下锻造产生大量孪晶,变形方式以孪生为主,且随应变量的增加,孪晶量明显增加。退火温度和变形量是影响再结晶的重要因素,只有当变形量达到临界变形量时,再结晶产生。孪晶可成为静态再结晶的形核点,促进静态再结晶的产生而细化晶粒。变形后产生的孪晶越多,细化效果就越好。退火后的冷锻试样的机械性能较变形前试样有较大提高。室温断裂属于脆性穿晶断裂。在热锻过程中,当温度为400℃时,变形量大于7.5%才发生动态再结晶,随着变形量的增加,再结晶晶粒量也增加。当变形量为40%时,温度大于250℃时才发生动态再结晶,再结晶量随温度的升高而增加。动态再结晶机制属于基于孪生的动态再结晶。