变形镁合金具有比铸造镁合金更低的成本、更高的强度和延展性以及更多样化的力学性能优点，是目前镁合金发展的方向，但镁合金型材在变形过程中会因模具和铸坯温度、变形金属各部分变形应力及边界摩擦力不均匀，造成制品弯曲和扭转，极大的限制了变形镁合金的应用。镁合金为密排六方结构，室温下塑性变形困难，国内目前常采用将镁合金型、棒、板材放入加热炉中加热到较高温度，提高其塑性变形能力，然后在拉伸矫直机上拉伸的工艺对其矫直，但目前几乎没有镁合金拉伸矫直的公开文献，其主要工艺参数如矫直温度、拉伸位移的确定主要凭经验进行估计，既浪费时间又不利于矫直质量的控制。此外，前人关于矫直工艺的研究主要集中在力学模型和矫直工艺参数对矫直材料几何形状的影响上，很少有人将矫直工艺与材料的组织、结构联系起来，对矫直过程中材料的塑性变形机理没有专门的阐述。　　 本论文较为系统地研究了镁合金拉伸矫直过程的特点，以弹塑性力学为基础，采用三种方法建立了室温及中温拉伸矫直过程中力-位移关系的数学模型，从而可计算出拉伸矫直卸载后的回弹量；利用Gleeble热模拟实验机测出AZ31标准拉伸试样在不同温度下的应力应变关系，结合XRD对弯曲棒材、平直棒材残余应力的测试结果，建立相应的有限元模型，用MSC.Marc软件对拉伸矫直过程进行数值模拟，探讨矫直工艺参数对矫直效果及残余应力的影响；以力-位移关系数学模型为指导，在自行研制的新型在线加热数字式拉伸矫直机上，采用矫直后立即卸载和矫直后松弛应力后卸载两种方式对挤压后人工弯曲得到的一维单曲率棒材进行矫直，矫直温度分别为25℃、140℃、180℃、220℃；利用Gleeble热模拟实验机对不同拉伸温度下AZ31的应力松弛特点进行了研究；采用EBSD技术分析矫直前、后棒材的织构变化，结合OS金相观察和SEM、TEM观察，探讨了矫直过程中由动态应变时效及应力松弛共同作用导致的β相析出机理，分析了矫直这种微、小塑性变形工艺的塑性变形机理；采用晶体塑性方法，以拉伸矫直过程力学模型为基础，用C语言编制了拉伸矫直过程织构演变及塑性变形机理分析程序。　　 研究结果表明：(1)拉伸矫直过程力-位移关系模型可分为三个阶段。对于一维单曲率棒材及板材矫直过程，其弹性第一阶段力-位移数学模型有三种：基于R.J.洛克的左端水平导向、右端固定的曲梁力学模型推导得到的F-U关系模型：uoT=kR3/EI(BHVVA+BHMMA/R-LFH)，基于小井土正六的一端固定、一端受力的曲梁力学模型推导得到的F-U关系模型为，　　 (2)对AZ31棒材拉伸矫直的数值模拟表明，矫直温度是影响矫直效果的极为重要的工艺参数，随矫直温度升高，棒材极限拉伸位移增加，极限残余挠度减小，矫直后残余应力减小，残余应力影响区减小，材料切头率减小，成材率提高。在保证材料组织不发生明显变化的前提下，得出AZ31棒材较为适宜的矫直温度区间为160℃～200℃；加载及卸载时，棒材横截面上沿径向(y轴方向及z轴方向)各结点六个应力分量中沿拉伸方向(x方向)的应力(σ11)最大，沿y轴方向各结点在加载时承受拉应力，卸载后凸面承受压应力、凹面承受拉应力；沿z轴方向各结点在加、卸载时承受拉应力；沿y轴、z轴棒材上各结点承受的应力均是越靠近棒材的几何中性层(点)，应力的值越小；棒材纵向剖面上沿x方向，若不考虑夹持部位的应力，对一维单曲率棒材，其最大应力点位于棒材左右对称部位，加载时该部位从凸面到凹面各点均承受拉应力，且凹面最下层的应力最大，在拉伸矫直过程中应保证该点应力小于材料的抗拉强度，对原始挠度较大，不能一次矫直的棒材，可采用在160℃～200℃多次矫直的方法进行矫直；矫直温度对一维二曲率棒材拉伸矫直的影响规律与其对一维单曲率棒材的影响相似。但由于一维二曲率棒材各不同原始挠度弧段承受的轴向应力不同，故在拉伸矫直时会相互制约，使其原始挠度较大的弧段的实际变形较相同挠度的单曲率棒材大，而其原始挠度较小的弧段的实际变形较相同挠度的单曲率棒材小。　　 (3)AZ31棒材拉伸矫直实验表明，与数值仿真结果相比，理论计算预测值更接近拉伸矫直实验时矫直位移的测试值，室温矫直时，理论计算与实验测试结果能较好的吻合，理论计算的误差值约为17.64～34.27％，且原始挠度越大，该误差值越大；中温矫直时，理论计算由于未考虑现有加热方式产生的热应力、加工误差及材料原始数据测试误差，理论计算值比实验测试值小；中温矫直时，采用时效矫直的方式可使材料发生应力松弛，使部分弹性变形转变为塑性变形，卸载后弹性回复减小，采用理论计算得到的棒材矫直位移大于实验测试值，在相同拉伸位移下，棒材矫直效果较拉伸矫直后直接卸载的矫直方式好，但棒材的长度也比直接卸载方式略有增加；针对AZ31棒材应力松弛的热模拟实验表明，室温矫直时，应力降低比率随时效温度增加而增加；中温矫直时，随时效温度增加，应力松弛的塑性应变速率及应力降低比率均增加，且应力松弛时间极短。但在180℃、260℃两个温度下塑性应变速率异常下降，应力降低比率增幅较小，其原因可能为在该两个温度下材料发生了动态应变时效，导致可动位错数量下降。　　 (4)根据受力模式不同，棒材纵剖面可划分为凸面、凹面、中性层三部分。中性层承受拉力发生中温拉伸变形，在小变形阶段(ε<5％)其变形机理为基面滑移；凸面在由曲变直的过程中，先承受压应力再承受拉应力，其变形机理先首先是孪晶与基面滑移启动，然后是孪晶的消失，基面滑移继续工作；凹面拉伸矫直时，受到拉应力，其主要变形模式是位错基面滑移；随棒材原始挠度变化，棒材晶粒取向也发生变化，拉伸矫直时拉伸力与晶粒C轴的夹角不同，Schmid因子发生变化，从而导致材料的屈服强度等性能发生变化；在AZ31的180℃时效矫直过程中，当应变量达到临界变形量后，动态应变析出较多第二相，通过透射电镜标定出该相为Mg17Al12相。　　 (5)采用以晶体塑性理论为基础编制的取向计算程序，对具有相同初始取向的材料，在不同受力条件、不同约束模型及不同的变形量进行计算，对拉伸矫直过程凸面、凹面、中性层的织构演变模式及各滑移系(或孪晶系)对塑性变形量的贡献进行了计算模拟。结果表明受力条件、约束模型、变形量都会对材料的织构变化产生影响；对弯曲棒材的中性层、凸面、凹面拉伸矫直过程中的织构演变的计算表明，计算所得的三个不同部位材料的极图，除凸面极图与实测值略有不同外，其余两个部位的计算结果与实测结果较为吻合；采用晶体塑性理论计算得到的凸面极图与采用EBSD测得的极图不同，主要是由于在计算程序中未考虑到反孪晶化过程。