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变形镁合金具有低密度、高比强度等优点成为理想的轻质金属结构材料,然而较低的强度及室温塑性严重地制约了其大范围应用。本文采用多向压缩及退火工艺,旨在利用孪晶与再结晶协调细化晶粒和控制织构,对实现镁合金强韧化进行了探索。对AZ21镁合金轧板在室温、393K和448K三个温度进行多向压缩变形及低温退火,采用光学显微镜、EBSD及力学性能测试对各过程光学组织、织构和力学性能演化进行研究。室温低道次压缩时,{10-12}孪生为主要变形机制,随着变形道次的增加,变形过程中逐渐增加的压应力,足以令试样即使在低Schmid因子的情况下都能产生大量压缩孪晶,孪晶间相互交叉及孪生诱发的动态再结晶共同导致了组织的细化。三种温度下变形4道次试样不仅细化效果差别不大,显微硬度几乎相同,且都呈现类似的基面平行于ND方向的强织构,导致室温拉伸性能几乎相同；而对于30道次变形试样,不仅组织细化效果,同时其抗拉强度、断裂延伸率都随着变形温度的升高而恶化。试样经室温压缩30道次后原始组织己被完全细化,其屈服强度、抗拉强度分别较初始态提高了130%和75%,而延伸率较初始态仅略有下降。室温压缩30道次镁合金在473K-548K区间的静态再结晶过程能很好的满足JMAK方程,据此算得其再结晶激活能约为63.4KJ/mol;试样经523K退火150s完全再结晶时,平均晶粒尺寸仅3.75μm,升高和降低退火温度都会引起晶粒的粗化。EBSD分析结果显示,此时试样的初始基面织构大大弱化,不仅其强度、尤其是延伸率提高了50%,同时显示出优异的成形性能,其胀形性能甚至可与铝合金媲美。4道次变形试样低温退火时发生了基于孪生的再结晶,变形温度越高,退火后试样塑性越差；而对于30道次变形试样,393K变形及低温退火后获得塑性最好,室温变形次之,448K最差,再结晶机制的不同可能是导致这种现象的原因,其中,393K变形30道次试样经523K退火300s后,其延伸率高达33.9%,较初始试样提高近65%。采用多向压缩变形及低温退火处理后,不仅试样强度、同时延伸率都会提高；同一变形温度下,变形道次越多,试样低温退火后晶粒尺寸越小、断裂延伸率也越高,变形温度过高(≥448K),这种趋势不明显。