镁及镁合金是目前世界上最轻的金属结构材料,在汽车工业、航天航空和3C电子等领域具有广泛的应用前景。然而,镁合金为密排六方晶体结构,室温下塑性变形能力差,且绝对强度偏低,导致镁合金的深度塑性加工能力与应用受到极大的限制。因此提高镁合金的强韧性、室温成形性等成为扩大其应用的关键。尽管传统挤压方法可提高镁合金的综合力学性能,但存在加工周期长、成本高、对模具设备要求较高、应变及流速不均匀等缺点,难以在实际工业生产中投入使用。因此,在深入了解传统挤压变形工艺的基础上,本文采用膨胀-连续剪切变形新工艺制备AZ31镁合金板材。利用DEFORM-3D有限元模拟工具系统的探讨了不同模具型腔参数挤压后AZ31镁合金的等效应变、应力、金属流速等情况,从而优化模具结构参数;通过光学显微镜、电子背散射衍射、扫描电子显微镜等测试分析手段对微观组织进行了观测,利用拉伸实验对挤压后的AZ31镁合金板材进行了力学性能研究。本论文研究结果表明:（1）通过有限元模拟优化模具结构。分析了镁合金坯料在不同模具结构的膨胀-连续剪切变形挤压过程中的变形行为,包括等效应变、应力、金属流速和载荷等情况。当模具结构中膨胀球直径D₁为30mm、开口位置L为8mm和转角剪切角度α和β为120°时,镁合金坯料经过膨胀-连续剪切变形可获得大且均匀的等效应变,金属流速变化梯度较小,板材挤压具有较强成形性,同时也能较大程度的减少对挤压模具的损害。（2）探讨了膨胀-连续剪切变形在不同温度下对镁合金板材的晶粒组织及力学性能的影响。300℃挤压后AZ31镁合金平均晶粒尺寸可细化至～2.5μm,随着挤压温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,微观组织不均匀程度降低,织构强度下降。在300℃下制备的镁合金板材表现优异的综合力学性能,最终成形板材的屈服强度和抗拉强度分别高达195MPa和310MPa,延伸率为19.2%,拉伸断口形态存在大量韧窝,属韧性断裂。（3）在膨胀-连续剪切变形初期,镁合金大晶粒内部位错塞积严重且具有大的应力集中,导致拉伸孪晶和双孪晶的存在。剧烈塑性变形使坯料内部产生大且均匀的等效应变,从而诱发镁合金动态再结晶,且细晶组织取向呈分散分布,可有效的细化晶粒及弱化织构。