本文选取商用AZ31镁合金为研究对象,采用预变形-锥台剪切挤压变形新方法对AZ31镁合金进行了挤压成形,并通过金相显微分析、X射线衍射分析、扫描电子显微分析和电子背散射衍射分析等检测手段,重点研究了预压缩变形及挤压温度对AZ31镁合金在锥台剪切挤压变形后的晶粒细化、织构弱化、力学性能和断裂方式的影响。获得如下结论:1、经预变形-锥台剪切挤压变形后,AZ31镁合金的晶粒得到了显著细化,从最初的213 μm(铸态)细化至6.4 μm;挤压变形后镁合金的屈服强度和抗拉强度都得到了明显提高,最高能达到234 MPa和304.9 MPa;室温延伸率随晶粒细化、织构弱化而提高,延伸率最高能达到24.9%。说明采用预变形-锥台剪切挤压变形后,镁合金强韧性得到了综合改善。2、与预压缩量ε=0%相比较,经过预压缩量ε=3%和ε=6%的变形,镁合金板材组织发生动态再结晶程度增加,均匀性得到改善,同时织构强度被弱化。屈服强度和抗拉强度随织构的弱化有所降低,但延伸率得到明显提高。在预压缩量ε=6%时镁合金板材的延伸率最大,可高达24.9%,拉伸断口呈现出典型的韧性断裂特征。3、当预压缩量ε=6%时,随挤压温度的升高,晶粒逐渐长大,而织构强度有所增加。由实验数据表明,镁合金板材的屈服强度随晶粒细化而升高,符合Hall-Petch关系。在挤压温度为290 ℃时,镁合金板材的平均晶粒尺寸为6.4 μm,且晶粒分布均匀,屈服强度和抗拉强度分别高达189.6 MPa和288.4 MPa。在不同冷却方式下,经水冷后镁合金板材的晶粒更加细小均匀,且屈服强度和抗拉强度均比空冷后的板材有所提高,分别为 165.2 MPa 和 283.4 MPa。4、预变形-锥台剪切挤压变形过程中AZ31镁合金的晶粒细化机制可归结为:①预压缩变形为坯料置入了孪晶组织,在晶粒内储存形变能和位错能,在后续锥台剪切挤压变形过程中,为动态再结晶在孪晶界和粗大晶粒的晶界处提供更多的形核点;②模具在墩粗区变形和锥台转角剪切变形的共同作用引起粗大晶粒破碎,以及整个挤压变形过程中发生了连续动态再结晶,导致了镁合金晶粒得到显著细化及组织均匀性得到提高。