等通道转角挤压(ECAP)是金属材料晶粒细化研究中一种常见的剧烈塑性变形工艺,但由于镁合金室温下塑性变形能力较差,大部分镁合金的ECAP变形通常在高温下进行,高温下变形易使晶粒发生长大,从而使晶粒细化效果削弱。本文采用锻造和ECAP挤压的方式对Mg-2Y-0.6Nd-0.5Zr合金进行变形,一方面,锻造可以细化晶粒尺寸,减少铸造缺陷,使合金的塑性变形能力得到提升,降低合金的ECAP变形温度;另一方面,锻造和ECAP两种变形工艺叠加可获得更大的变形量,突破ECAP变形的晶粒细化极限并获得优异的力学性能。此外,为了进一步改善合金的表面组织和性能,还对挤压态合金进行了超声滚压(USRP)处理。研究结果表明:铸态Mg-2Y-0.6Nd-0.5Zr合金在350℃下进行锻造变形后,晶粒尺寸得到显著细化,从铸态的140μm细化至25μm;在细晶强化和加工硬化的共同作用下,合金抗拉强度从120MPa和提升至244MPa,伸长率从10.5%提升至12.3%。锻态Mg-2Y-0.6Nd-0.5Zr合金在360℃下ECAP变形效果最好,在该温度下ECAP变形1道次后,晶粒尺寸从锻态的25μm细化至14.8μm。但是,由于ECAP变形1道次后加工硬化的减弱及织构的转变使合金强度有所降低,抗拉强度从244MPa下降至233MPa,塑性则由于晶粒细化的作用得到较大改善,伸长率从12.3%提升至17.4%。随着ECAP变形道次的增加,合金的晶粒尺寸逐渐减小,组织均匀性不断提高,但晶粒细化效果逐渐减弱,前两道次ECAP变形时细化效果比较显著,从锻态的25μm分别细化至14.8μm和4.5μm;后4道次ECAP变形后细化效果较弱,4道次和6道次ECAP变形后晶粒尺寸分别为3μm和1.9μm。合金的抗拉强度随ECAP变形道次的增加先上升后降低,在4道次ECAP变形后达到峰值,约为262MPa。6道次ECAP变形后,合金中形成了部分倾斜织构,导致其施密特因子增大,加上高程度的再结晶使合金发生软化,因此其强度与4道次ECAP变形后相比略微降低;合金的伸长率则随ECAP变形道次的增加不断提升,在6道次ECAP变形后达到25.2%。挤压态Mg-2Y-0.6Nd-0.5Zr合金经USRP处理后表面粗糙度显著降低,表面粗糙度随主轴转速的增大而上升,随静压力的增大先降低后上升,在0.08MPa静压力和500r/min主轴转速下滚压后表面粗糙度最低,从初始的1.08μm降至0.09μm;显微硬度得到增强且由表面至芯部逐渐递减,最后在接近基体硬度值时趋于稳定,在0.08MPa静压力和500r/min主轴转速下滚压后表层硬度值最高,达到92.5HV;经USRP处理后,在试样表层产生了较大的残余压应力,残余压应力随合金变形程度的增大而增大,在0.08MPa静压力和500r/min主轴转速下滚压后表层残余压应力达到-226MPa。