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多向挤压作为一种可以有效提升材料综合性能的剧烈塑性变形工艺,拥有很高的工业化应用价值。本文以铸态AZA80镁合金为研究对象,利用Deform-3D数值模拟软件对其单向挤压变形过程进行了有限元分析,确定了后续多向挤压过程的工艺参考,对铸态镁合金采用了均匀化处理工艺以消除坯料的铸造缺陷,通过对均匀态AZ80镁合金进行多向挤压处理,有效地细化了晶粒,大幅提高了镁合金力学性能,并研究制定了AZ80镁合金最优的多向挤压工艺参数。通过建立AZ80镁合金的有限元模型并导入Deform-3D软件中,研究其单向挤压过程中行程载荷曲线、等效速度场、等效应力场和等效应变场的变化规律,比较了挤压温度、应变量、挤压速率和润滑条件对镁合金单向挤压过程的影响,根据模拟结果确定对330-390℃、0.3-0.7道次应变量下进行多向挤压实验,挤压力参考值在400KN内,挤压速度应小于5mm/s。对铸态AZ80镁合金进行了均匀化处理以消除铸造缺陷,铸态组织主要由a-Mg基体和分布在晶界上的连续网状第二相β-Mg17Al12所组成,属于典型的离异共晶组织,在350-420℃之间对其分别进行8-20h的保温处理,通过比较组织形貌、XRD和显微硬度,确定了最佳的均匀化处理工艺为：380℃下保温20小时,脆性第二相基本溶入到基体中,枝晶偏析现象得到消除,平均晶粒尺度为104.2μm。最后在不同温度和道次应变量下对均匀态AZ80镁合金进行恒温多向挤压变形实验,利用不断旋转变化的加载轴而向组织内引入交错的变形带,从而剧烈细化晶粒,提高镁合金的塑韧性,比较了不同挤压温度和道次应变量对镁合金多向挤压变形的影响,在温度和变形程度较低时,主要晶粒细化机制为孪生切割机制,在温度和变形程度较大时,主要晶粒细化机制为连续动态再结晶,随着道次应变量的不断增加,晶粒细化的效率逐渐提高,挤压温度的提升会降低合金的变形抗力,但也会造成晶粒的异常长大,通过对比不同的多向挤压工艺发现,最佳的工艺参数为在390℃下恒温多向挤压4道次,此时的组织为均匀细小的等轴晶,平均晶粒尺寸为6.6μmm,再结晶晶粒所占比例达到92%,抗拉强度、屈服强度、断后延伸率和显微硬度分别是304.6MPa、214.3MPa、10.75%和83.6。