近年来,镁合金由于其密度低,比强度高,减震性好等优点,成为了航空航天和汽车制造等诸多领域极具前景和应用价值的金属材料。然而,其强度低、耐磨性差以及耐腐蚀性能较差等原因,在工业生产中受到了限制。表面滚压强化是一种通过机械加工的方式实现零部件表面强化的加工工艺,可有效提高零部件表层的综合性能,延长其使用寿命。虽然表面滚压强化在工业生产中已经获得了初步应用,但对镁合金的表层力学性能、耐磨性以及耐腐蚀性能影响的研究较少。因此,本文研究了滚压工艺参数对表面粗糙度、表层显微硬度以及表层残余应力的影响规律,揭示了其滚压强化机理,分析阐明了摩擦磨损性能以及电化学腐蚀性能改善的原因,为进一步深入研究表面滚压强化技术对AZ31B镁合金在工业生产中的应用提供试验依据。研究了滚压工艺参数对AZ31B镁合金试件表面完整性的影响规律。AZ31B镁合金表面滚压能够有效降低粗糙度值、提高表面硬度、形成表面压应力,试验结果表明,对滚压强化效果影响程度最大的工艺参数为重复滚压次数。综合分析试验数据归纳出了最佳工艺参数取值范围。相比未滚压试件,最佳工艺参数滚压试件的表面粗糙度降低了74.3%,最大显微硬度值提高了32.0%,残余压应力绝对值最大可达95.36MPa。随着试样表层深度方向的增加,残余压应力绝对值呈现出先增大后减小再趋于稳定的趋势,在距表面50μm附近残余压应力绝对值达到最大,强化层深度约为280μm,并对表面粗糙度和表面残余应力进行了预测模型建立,结果中实际测量值与预测值的相关系数R-Sq均大于95%,表明预测值与实测值之间的相关性很强,拟合程度也很高。对最佳工艺参数滚压试件进行金相显微组织观察。结果表明,滚压强化可使试件表层产生严重的塑性变形,表层晶粒明显细化,将表层变形区划分为晶粒细化区、过渡孪晶区和粗晶破碎区。进行了透射电子显微组织观察,进一步阐述了滚压强化机理。具体为:在接近基体的区域,发生位错滑移与位错缠结现象,在受到不同方向的剪切应力的共同作用下,逐渐产生形变孪晶与孪晶交叉现象,随着应变率的增加,同时受到温度的影响,在孪晶交叉处形核发生孪生动态再结晶,接近滚压表面区域,位错胞内产生大量的微孪晶,逐渐分化成亚晶粒,亚晶界持续吸收位错,使角度不断增大,亚晶发生旋转,促使晶界逐渐由小角晶界向大角晶界转变,形成大小均匀、呈等轴状、平均晶粒尺寸在4nm左右的纳米晶。对滚压处理前后的AZ31B镁合金试样进行了摩擦磨损性能与电化学腐蚀性能测试。结果表明,与未滚压试件相比,最佳工艺参数滚压试件的磨合阶段所经历时间由0～1100s降至0～400s,同时,平均摩擦系数和磨损量分别降低了12.66%和72.97%,磨痕深度也明显减小。未滚压试样与滚压处理试样的磨损形式均为磨粒磨损和粘着磨损共同存在的复合磨损形式,不同的是,经过滚压后试样的粘着磨损形式由涂抹转变为擦伤。经过滚压强化,AZ31B镁合金试样表面的腐蚀坑的数量明显减少,同时腐蚀电位由-1.3387V提高至-1.1984V,腐蚀电流密度由7.202×10-5A/cm~2降低至4.285×10-5A/cm~2。表明表面滚压处理后,可以明显改善AZ31B镁合金的摩擦磨损性能与电化学腐蚀性能。