HCP结构的镁合金因滑移较少、易于形成强基面织构而具有较差的室温塑性。为了促进镁合金的应用,有必要研究通过细化晶粒和织构弱化来提高其塑性的工艺。基于本课题组对镁合金孪生变形的研究,本文拟利用低温双向反复孪生变形以及再结晶退火制备具有梯度结构的镁合金板材,探索改善镁合金板材力学性能的新方法。对AZ31镁合金热轧板材在423 K进行了双向反复弯曲变形及523 K和573 K退火处理,利用光学显微镜及EBSD研究了该工艺过程中的组织和织构演化规律.结果表明,低温双向反复孪生变形及退火再结晶工艺可以通过晶粒细化和织构弱化有效提高镁合金板材的室温延性。变形时孪生为主要变形机制,随着变形道次的增加,表层晶粒中不断的累积孪生变形,并最终导致晶粒被高密度的孪晶交叉分割细化；中间层始终仅有少量孪晶产生,材料趋向于形成表层孪晶密度大、中间层孪晶密度小的双面对称梯度组织。12道次时,上、下表层均发生了大范围的孪生动态再结晶,形成的新晶粒的尺寸不足0.5μm。试样的显微硬度随着变形道次的增加而显著增大,但中间硬度增大的幅度明显小于表层,呈现为不对称的V字形分布。6道次变形镁合金在退火时,上、下表层发生了基于孪生的静态再结晶,46μm的初始晶粒被细化至10μm左右。最终形成了中间晶粒粗大、表层晶粒细小的双向梯度结构。上、下表层完全再结晶新晶粒在523 K时非常稳定,随退火时间的延长其平均晶粒尺寸变化不大；而在573 K时则持续缓慢长大。在523 K退火时,中间层始终没有发生明显的再结晶现象；而在573 K退火300 s后原始晶界开始弓出形核,导致中间层晶粒异常长大。EBSD分析结果显示：经反复弯曲和退火处理后,上、下表层的初始基面织构被显著随机化和弱化,中间层的织构强度也显著弱化,但织构组分变化不大。织构的相对强度从中间层到表层逐渐降低,也呈双向梯度分布。上、下表层基面织构的弱化导致部分晶粒的基面滑移系处于最大取向因子的位向,有利于后续变形。显微硬度测试发现,523 K退火时因中间层再结晶不明显,最终形成了表层硬度小、中间层硬度略大的反V字形分布；而573 K时,因温度较高,3个区域的稳态硬度基本相同。拉伸试验结果显示,AZ31镁合金板材经双向反复孪生变形及退火处理后,其延性大大提高,但抗拉强度变化不大,是表层晶粒细化和织构弱化共同导致了这种现象。