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镁合金因为其优良的物理性能以及可观的发展前景而被誉为21世纪的工程材料，受到广大学者的青睐。镁合金一般以铸态的形式存在，塑性加工可以使铸态镁合金晶粒细小、组织均匀、机械性能好。传统的塑性加工工艺如挤压能够实现材料的大塑性变形，但变形后金属材料存在晶粒细化程度有限、组织不均匀等缺陷，而多道次的等径角挤压（Equal Channel Angular Pressing，简称ECAE）能够很好的细化晶粒尺寸，得到组织均匀的塑性变形材料，但工艺繁琐。本论文通过传统挤压的大塑性变形技术，融合等径角挤压原理，形成挤压剪切工艺，包括挤压变形工艺以及基于等径角挤压原理的剪切变形工艺。本文选取AZ61镁合金为研究对象，通过数值模拟技术结合物理实验研究，分析镁合金在挤压剪切变形过程中的微观组织变化情况及金属流动行为，具体工作如下： 1）建立了AZ61镁合金的微观组织模型，包括流变应力模型，平均晶粒尺寸模型，动态再结晶模型； 2）利用 Fortran语言完成对微观组织数学模型用户子程序的编写，在DEFORM-3D有限元软件中导入建立的微观组织模型，建立AZ61镁合金材料库； 3）根据正交试验模拟结果，确定了挤压工艺的最佳工艺参数为挤压温度350℃、挤压速度5mm/s、挤压比G=41； 4）根据挤压工艺最佳工艺参数进行数值模拟，深入分析研究了挤压温度、挤压速度、挤压比等参数对平均晶粒尺寸的影响； 5）根据剪切变形实验方案进行数值模拟分析，研究了AZ61镁合金的剪切变形工艺情况，包括：动态再结晶体积分数、平均晶粒大小分布、等效应力应变以及载荷变化等等，探究了AZ61镁合金微观组织演变的机理，确定了最佳的剪切变形温度为300℃，最佳剪切变形速度为10mm/s，研究了剪切变形中模具转角对镁合金细化晶粒的影响； 6）将物理实验结果与数值模拟结果进行对比分析，得到了AZ61镁合金挤压剪切变形后的细晶组织，晶粒尺寸由原始均匀化态的153.35μm，细化到平均晶粒尺寸7μm左右，与数值模拟结果相吻合。AZ61镁合金在挤压剪切后硬度值提高了22.3％，屈服强度提高了43.1%，即AZ61镁合金的力学性能得到了改善。 本文以挤压剪切工艺为基础将数值模拟结果与物理实验相结合，有效的预测了挤压剪切成形过程对晶粒的细化，验证了数值模拟的正确性，达到了本课题细化晶粒，提高材料力学性能的目的。