近年来,镁合金由于具有密度低、比强度和比刚度高、可回收性等优点,其应用研究受到了极大的重视。由于纯镁和大部分镁合金为密排六方结构(hcp),导致其成形性能较差,其应用受到了极大限制。镁合金板材可广泛用于制造各种覆盖件、筒体、箱体、面板等。本文选取AZ31镁合金板材为研究对象,分析了该合金在高温下的成形性能和微观结构,进而研究了AZ31镁合金超塑性气胀成形工艺。本论文研究了直接胀形、两阶段胀形和多阶段胀形工艺。通过测量了胀形件的尺寸变化,得出了三种胀形方式的重要成形参数:等效流变应力σ、等效应变δ和应变速率敏感指数m。实验结果发现,直接胀形过程中,在胀形温度673K、胀形压强0.7MPa时镁合金板材的胀形高度可达23.34mm,高径比为H/d=0.67。在673K下m值最大可以达到0.38,从而可以获得一定的超塑性。在两阶段胀形与多阶段胀形过程中,随着胀形过程持续进行,金属不断发生软化,各个阶段的等效流变应力σ持续下降。通过对微观结构的分析,本文还探讨了轧制AZ31镁合金板材的胀形机制。分析表明:晶界滑移是气胀成形过程中主要的变形机制,而动态再结晶、空洞形核和晶内滑移则为重要的辅助机制。最后本文采用自行研制的凹模,在673K、0.9MPa下胀形90min,成功地制备出了筒形镁合金胀形件,并对胀形件的金属流变行为和厚度变化进行了观察。研究结果表明,筒形胀形件的厚向应变较均匀,胀形件顶部变形量较小,而悬空变形区较大,凹模转角处变形量最大。