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镁合金具有比强度和比刚度高、电磁屏蔽性能好、阻尼减震能力强等优点,但存在绝对强度低、塑性差等缺点,严重制约镁合金在工业上的进一步应用。本文将机械球磨和热挤压工艺相结合,通过原位反应法和外加法分别制备了强塑性结合良好的特定空间分布MgO/AZ31复合材料。研究了原位和外加不同引入方式下MgO含量对复合材料组织性能的影响;热挤压温度对复合材料组织性能的影响;MgO特定空间分布的形成过程并对特定空间分布复合材料的强韧化机制进行了分析讨论。研究结果表明,球磨和热挤压相结合的工艺制备出的MgO/AZ31复合材料中MgO颗粒在平行于挤压方向呈条带状分布,垂直于挤压方向则表现出沿颗粒边界连结成网的蜂窝状分布,整体在三维空间呈蜂窝状分布。MgO富集区晶粒尺寸较小,可以达到亚微米,MgO贫瘠区晶粒尺寸较大。原位双尺寸MgO/AZ31复合材料中,平均晶粒尺寸随MgO颗粒含量的上升而不断细化,基体平均晶粒尺寸为3.1μm,MgO含量为6 wt%时降至2μm。不同热挤压温度下,0.75MgO/AZ31复合材料的组织研究表明,复合材料的平均晶粒尺寸随着挤压温度的升高而升高,同时,MgO富集区晶粒尺寸变化不大,MgO贫瘠区晶粒尺寸随温度升高快速变大,320℃挤压温度下平均晶粒尺寸为1.6μm,试样在400℃挤压时平均晶粒尺寸为3.6μm。原位双尺寸MgO/AZ31复合材料中,复合材料的屈服强度和抗拉强度随MgO含量上升而提高,伸长率随MgO含量上升逐渐下降。MgO含量为0.75 wt%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为245 MPa和343 MPa,伸长率达到18.5%,相比基体分别提高了5.6%、3%和5.1%。复合材料的硬度随MgO含量的升高几乎呈线性升高,基体硬度为78.2 HV,MgO质量分数为6%时试样硬度达到96.8 HV。不同热挤压温度下,原位0.75MgO/AZ31复合材料的力学性能研究表明,复合材料的屈服强度和抗拉强度随挤压温度的升高而降低,伸长率先上升后下降。360℃挤压试样的综合力学性能最佳,屈服强度和抗拉强度分别为245 MPa、343 MPa,伸长率达到18.5%。外加亚微米MgO/AZ31复合材料中晶粒尺寸的变化过程与原位MgO/AZ31试样相似。晶粒尺寸随MgO含量升高而逐渐下降,MgO含量为4 wt%时晶粒尺寸减小至2μm左右。相比于原位制备的复合材料,外加MgO/AZ31复合材料平行于挤压方向MgO富集区与MgO贫瘠区间距更加均匀。外加亚微米MgO/AZ31复合材料的屈服强度和抗拉强度随MgO含量上升而提高,相比原位MgO/AZ31复合材料强度相似的情况下表现出更好的塑韧性。MgO含量为1 wt%时屈服强度和抗拉强度分别为246 MPa和344 MPa,伸长率达到21.5%,相比基体分别提高了6%、3.3%和22.2%。复合材料的硬度随MgO含量增加几乎呈线性增加,基体硬度为78.2 HV,MgO含量为4 wt%时试样硬度达到89.8 HV。理论计算表明外加MgO/AZ31复合材料复合材料中主要强化方式为载荷传递强化、热配错强化和细晶强化,Orowan强化几乎可以忽略。TEM分析表明原位MgO/AZ31复合材料和外加MgO/AZ31复合材料中MgO颗粒与镁基体均有较强的界面结合,MgO颗粒附近存在位错。EBSD分析表明外加MgO/AZ31复合材料中MgO富集区表现出更高的残余应变、高的KAM值以及低的施密特因子,MgO贫瘠区表现出低的残余应变值和KAM值、以及高的施密特因子。与此同时,MgO富集区（0001）基面织构弱于MgO贫瘠区。