镁合金作为目前工业上可应用的最轻的金属结构材料,成为减重节能、保护环境的首选材料,并在交通运输、航空航天、通讯电子、国防军事等领域得到越来越广泛的应用。半固态成型技术采用非枝晶半固态浆料,可以实现无湍流充填和近终成形,从而降低气体卷入的概率,提高产品性能,该技术拓宽了镁合金的发展和应用范围。随着镁合金的广泛应用,在机械加工过程中和使用后产生大量废料,镁合金的废料回收利用已经成为镁工业发展的战略重点。本文将镁合金废料回收和半固态加工理论相结合,提出了半固态再生技术的概念,并借鉴固相再生技术与SIMA工艺提出了一种新型的半固态坯料制备工艺——回收切屑压制工艺（chip recycled pressing,简称CRP工艺）,促进了镁工业的可持续发展。本文以AZ91D镁合金为原料,采用干车削工艺加工成不同尺寸的切屑,以CRP工艺制备坯料,利用静水力学装置、光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等分析和测试手段,研究了 CRP压坯的致密性和微观组织,探讨了 CRP工艺制备坯料的机理,并采用正交试验法优化CRP工艺。最佳工艺参数为预热温度350℃,压力500MPa,保温时间10min,保压时间30s。在该工艺参数下,压坯密度为1.76g/cm3,相对密度可达98%。在压制过程中,晶粒得到显著的细化,组织分布均匀,有明显的变形特征,相比于传统的压缩、镦粗和挤压等非对称变形工艺,CRP工艺产生的应变更加均匀。研究了 AZ91D原始铸坯、挤压坯和CRP压坯在半固态等温处理过程中的组织变化,并通过定量金相研究了保温时间和等温温度对半固态组织固相率、平均颗粒尺寸和平均颗粒形状因子的影响,优化了半固态等温处理的工艺参数。经过半固态等温处理,AZ91D原始铸坯具有向半固态组织转变的趋势,但是固相颗粒尺寸粗大,超过140μm,而且形状很不规则,有些甚至保留着枝晶的轮廓形貌,球化效果不理想;在580℃保温30min,挤压坯心部的半固态组织细小、球化效果好,平均颗粒尺寸为75.6μm,平均颗粒形状因子为1.45,但是沿挤压方向的纵截面表层半固态组织中,固相颗粒的平均形状因子为4.2,并且沿着挤压方向呈流线分布,半固态组织具有方向性和不均匀性;在相同的条件下,CRP半固态组织中平均颗粒尺寸为98.6μm,平均颗粒形状因子为1.45,虽然颗粒尺寸有所增大,但是压坯内部半固态组织分布均匀,这种均匀性明显优于其它的非均匀性变形工艺。研究了切屑尺寸对CRP压坯的致密度、微观组织、半固态组织、氧含量以及氧元素分布的影响。结果表明,随着切屑尺寸的增大,晶粒细化效果减弱,切屑的变形不均匀性加剧,CRP压坯中氧含量增多。在相同的CRP工艺下,不同尺寸的四种切屑制得的压坯相对密度分别为98.27%、98.13%98.05%和97.92%,相差甚微,压坯微观组织几乎没有区别。CRP压坯中氧含量不超过1.6%,而且均匀弥散的分布于压坯中。CRP工艺消除了切屑尺寸、变形不均匀性对压坯致密度和微观组织的影响,使得压坯微观组织以及内应力较均匀的分布,最终经半固态等温处理后这种均匀性得到了充分的遗传。研究了三种坯料的半固态组织演变过程,并从热力学角度分析了半固态组织中固相颗粒的球化与粗化机理。球状α-Mg固相颗粒的形成过程主要分为细化、球化和粗化三个阶段。在半固态等温处理过程中,界面张力和界面曲率引起的平衡熔化温度降以及化学势降是固相颗粒球化和粗化的根本原因。固相颗粒的粗化通过合并长大和Ostwald熟化两种途径实现。半固态组织的演变过程实质上是原子的扩散过程。