镁具有的密排六方晶格结构使得镁合金室温塑性差，近年来，镁合金的超塑成形受到广泛关注。研究镁合金在特定组织结构和变形温度、变形速度条件下的超塑成形性能及其成形技术，对扩大镁合金的应用范围和提高其使用价值是有益的，尤其对工业态轧制镁合金板材超塑性的研究更具有明显的经济和实用价值。 本文围绕工业态轧制AZ31B镁合金板材的超塑性及变形失稳展开研究工作。通过在HT-9102材料试验机上进行的超塑性拉伸试验，研究了工业态轧制AZ31B镁合金板材的超塑性及其变形机制；通过在AllianceRT/50试验机上进行的超塑性刚性凸模胀形试验，对轧制AZ31B镁合金板材的超塑成形性能进行了初步研究，建立了AZ31B镁合金板材超塑成形极限试验曲线(FLC)，并对成形过程中AZ31B镁合金板料发生集中性失稳的条件进行了分析。利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、以及自编的空洞识别图像分析软件等手段对AZ31B镁合金板材超塑性变形过程中的空洞损伤演化规律进行了定量分析。基于细观统计损伤力学，系统研究了镁合金材料超塑性变形内部损伤行为的计算方法，采用数值模拟预测含空洞损伤演化的AZ31B镁合金板材超塑性理论成形极限曲线图。 在变形温度为673～763K、应变速率为1×10-4～1×10-3S-1的实验条件下，工业态热轧AZ31B镁合金板材表现出良好的超塑性。在变形温度为723K和应变速率为1×10-3S-1的最佳变形条件下，最大断裂延伸率达到216﹪，在此条件下的应变速率敏感性指数m可达0.36左右。AZ31B镁合金超塑性的主要变形机制是晶界滑动(GBS)，变形初期有动态再结晶发生。随着变形程度的增加伴随晶粒长大，但晶粒仍然基本保持等轴。 通过超塑性刚性凸模胀形试验研究了轧制AZ31B镁合金板材的成形性能。在变形温度为573K，初始应变速率为3.3×10-4S-1的条件下，试件胀形最大高度为41.20mm，半径为50mm，其高径比为H/d=0.824。首次建立了AZ31B镁合金板材超塑成形极限试验曲线(FLC)。 采用XL30-TMP扫描电镜对拉伸后试样及超塑性变形各阶段试样轴剖面的空洞进行观察，并用自编的“空洞识别图像分析软件”对空洞体积分数和空洞半径进行了测定和分析。在AZ31B镁合金超塑性变形过程中，空洞体积分数fv和拉伸方向真应变ε之间的关系呈指数变化规律。采用Rice-Tracey模型，首次建立了AZ31B镁合金超塑性变形过程中空洞长大数学模型。首次基于微损伤演化物理规律及统计细观损伤力学，推导出了超塑性变形过程中材料损伤演化方程。 最后系统研究了镁合金材料超塑性变形内部损伤行为的计算方法。建立了预测AZ31B镁合金板材成形极限的相关数学模型，自主开发了板料超塑性成形极限数值模拟程序，该程序考虑了板材超塑性成形中的损伤效应，用本文基于微损伤演化物理规律及统计细观损伤力学推导出的超塑性变形过程中材料损伤演化方程，进行了AZ31B镁合金板料超塑性成形极限数值模拟。数值模拟的理论预测成形极限曲线与胀形试验数据建立的成形极限曲线基本吻合。