镁合金因为其优良的物理和力学性能,在航空航天、汽车、电子器件等领域具有极其重要的应用价值与广阔的应用前景,但镁合金的密排六方晶体结构决定了其塑性变形能力与塑性加工性能较差,制约着其应用。研究表明,晶粒细化是提高镁合金强度并改善其塑性的最佳途径。本文采用Mg、Al、Zn三种粉末按96:3:1(重量比)在氢气氛下混合球磨,再经真空脱氢—热压、包套挤压相结合的工艺路线,获得了细晶的镁合金棒材。首先,确定了Mg-3Al-Zn在氢气氛下的最佳球磨工艺参数。通过XRD分析了在氢气氛下不同球磨时间的Mg-3Al-Zn合金粉末的相变,采用半峰宽公式得到了合金粉末的晶粒尺寸,采用SEM观察粉末的形貌。采用同样的方法研究了在氩气氛下球磨20h后的粉末,并与在相同球磨参数氢气氛下球磨的粉末进行了对比研究。然后,采用铝包套烧结的方法对合金粉末进行真空脱氢—热压的处理,得到了不同球磨时间合金粉末的预制坯。通过XRD分析不同球磨时间的烧结体的相变,并计算晶粒的大小。最后,在热压预制坯的基础上,本文进行了基于以上工艺的细晶镁合金的包套挤压致密工艺的研究。研究了不同挤压工艺参数对材料组织、力学性能与固结致密的影响,获得了高致密、高性能、超细晶粉末冶金镁合金棒材,并得到最佳挤压温度与制备的工艺条件。进行了拉伸、硬度、断口分析。研究表明,通过该工艺路线,获得了平均晶粒尺寸为100nm左右、致密度为98%左右的大块体纳米晶挤压镁合金棒材。结果表明在氢气氛下球磨40h、挤压温度为200℃的材料抗拉强度可达420.6MPa,球磨20h、挤压温度为200℃的材料屈服强度可达369.8MPa。在氩气下球磨20h、挤压温度为300℃时,延伸率可达8.611%。