镁合金凭借其密度小、比强度和比刚度高、良好的可焊性和电磁屏蔽性好等一系列优点被广泛应用于汽车、航空、电子设备和医疗器械等行业。由于镁合金为密排六方(Hexagonal Close-Packed,HCP)结构,常温下可开动的滑移系少,大大限制了镁合金常温成形性,但高温下镁合金可开动的滑移系增多,能够提高其塑性成形能力。然而,镁合金在高温成形过程中的微观组织演化机理复杂,建立材料的微观组织模型进行微观组织预测,不仅有助于把握镁合金高温下成形过程中的微观组织演变机理,还可以更好地控制成形工艺过程。本文针对目前应用广泛的AZ31镁合金,通过热压缩实验研究了 AZ31镁合金挤压杆料在变形温度300、400和5000C,应变速率0.1、0.01和0.001 s-1条件下的热变形行为,基于Arrhenius方程建立了流变行为的本构模型,其中激活能Q为132.45KJ.mol-1,应变硬化系数n为4.67。依据AZ31镁合金高温变形中的动态再结晶(Dynamic Recrystallization,DRX)机理,建立了镁合金高温变形过程的宏观变形-微观组织多尺度耦合的位错密度模型,该模型考虑了时间、应变速率、温度和DRX体积分数对位错密度变化的影响,并且能够反映热加工过程中的加工硬化、低角晶界(Low angle Grain Boundaries,LAGB)向高角晶界(High angle Grain Boundaries,HAGB)的转变和动态回复(Dynamic Recovery,DRV)等机制的交互作用关系。运用ABAQUS软件中的VUSDFLD子程序进行热压缩过程的有限元模拟,获得了 DRX体积分数、HAGB和LAGB位错密度的数值模拟结果以及压缩载荷。对热压缩后试样进行金相观察、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)测试和电子背散射衍射(Electron Back-Scattered Diffraction,EBSD)实验分析微观组织的变化。结果表明:在相同的变形温度和应变量下,应变速率越高,HAGB和LAGB位错密度总和越高,DRX体积分数越小,宏观应力越高;在相同的应变速率和应变量下,变形温度越高,HAGB和LAGB位错密度总和越低,DRX体积分数越大,宏观应力越低;LAGB的平均取向差随着温度的升高而降低,HAGB的平均取向差随着温度的升高而升高;压缩实验载荷与模拟结果基本吻合,XRD测得的半高宽转化的位错密度与模拟结果趋势一致,验证了位错密度模型的合理性。最后,应用建立的位错密度模型进行AZ31镁合金热轧过程的有限元模拟,研究热轧过程中的板材加热温度、轧制速度和压下量对微观组织演变的影响。