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本文以镁合金ZK60为研究对象,通过研究滚压工艺参数对ZK60镁合金试件表面完整性和显微组织的影响,提出了镁合金ZK60滚压强化合理工艺参数;通过滚压对镁合金ZK60试件机械性能、摩擦磨损特性、疲劳特性的研究,阐述了镁合金ZK60滚压强化机理,揭示了滚压参数对强化效果的影响规律。研究滚压工艺参数对ZK60镁合金试件表面完整性和显微组织的影响,结果表明,在试验参数取值范围内,随着滚压力、重复滚压次数的增大以及滚压速度和进给量的减小,表面粗糙度减小,表层显微硬度、残余压应力值和强化层深度均增大。其中,滚压力影响程度最大,其次是重复滚压次数,滚压速度和进给量的影响程度相对较小。表面残余压应力绝对值最大可达102.6MPa,随着表层深度的增加,残余压应力绝对值呈现出先增大后减小再增大的趋势;随表层深度的增加,显微硬度值先增大后减小至基体材料硬度,最大可达105.81 HV0.25;表面粗糙度Ra由滚压处理前的1.14μm降至0.05μm左右。滚压处理后,ZK60镁合金未发生相变,表层粗大晶粒发生破碎、细化,晶粒呈不规则形状分布,晶界发生扭曲变形,晶体发生滑移,位错密度增加,产生部分变形孪晶。ZK60镁合金试样的耐磨性能研究结果表明,相比于未滚压处理试样,滚压处理试样的磨损量和平均摩擦系数都有一定程度的降低,而且磨痕形貌更加光整、磨痕更浅。滚压处理试样在摩擦磨损过程中可以更快的度过磨合阶段,进入平稳磨损阶段。未滚压处理试样和滚压处理试样的摩擦磨损机理都为粘附磨损和磨粒磨损共同形成的复合磨损形式,表面粗糙度的改善和表层显微硬度的提高,使得试样的耐磨性能更加优异。ZK60试样拉伸性能的研究结果表明,滚压处理后ZK60镁合金强度提高,塑性下降。屈服强度由237.8 MPa增至264.5MPa,抗拉强度由307.3 MPa增至322.7MPa,伸长率由22.7%降至18.3%。相比于未滚压处理试样的拉伸断口边缘形貌,滚压处理试样断口边缘的韧窝和撕裂棱减少,出现大量准解理平面,呈现出韧脆混合断裂的形貌特征。ZK60镁合金试样的疲劳性能和疲劳断裂行为研究结果表明,相比于未滚压处理试样,滚压处理试样的疲劳寿命更大,而且随着滚压处理的滚压力越大,试样的疲劳寿命越大。未滚压处理试样的疲劳裂纹萌生于试样最表面,裂纹萌生后向试样内部呈扇形扩展;滚压处理试样的疲劳裂纹萌生源由最表面转移至次表面,裂纹萌生后向试样内部呈扇形扩展。滚压处理使得ZK60镁合金表面残余压应力的增大和表面粗糙度的减小,有利于提高其疲劳性能,延长疲劳寿命。ZK60镁合金的滚压强化机理研究结果表明,滚压强化机理为光整强化、应力强化和应变强化,表面缺陷和局部应力集中的消除降低了试样表面的缺口敏感性,产生的残余压应力与外加拉应力叠加后的最大“有效拉应力”转移至次表面的拉应力区,造成疲劳裂纹萌生源由最表面转移至次表面,而材料内部位错滑移难以产生和开动,延缓了裂纹在次表面的形核和增殖速率,从而提高了镁合金的疲劳性能,延长了疲劳寿命。