镁及镁合金是目前最轻的一种结构金属材料,具有很多优异的工艺及性能特点,在航空航天,汽车制造、通讯电子等许多工业领域都有很好的应用前景。由于镁合金具有密排六方晶格结构,其室温塑性变形能力较差,且目前镁合金的塑性变形理论还不够完善成熟,塑性加工技术发展的相对缓慢,限制了镁合金的发展。因此,有必要对镁合金的塑性变形理论进行深入系统的研究,从而探索出能够有效制备高性能变形镁合金板材的工艺方法。镁合金的力学性能与其组织中的晶粒尺寸分布和晶粒取向密切相关,而轧制变形条件对其组织特征的演变规律则有重要影响。基于此思路,本论文选用AZ31镁合金作为实验材料,采用金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)等微观组织表征与分析方法,系统研究了 AZ31镁合金在不同热轧变形条件下的微观组织演变特征与规律,通过合理的工艺参数选择,提出了一种两阶段轧制新工艺,可有效地细化晶粒尺寸及弱化基面织构强度,显著地提高镁合金轧板的力学性能;于此同时,基于非对称热轧变形过程的有限元模拟与实验研究,提出了一种非对称热轧技术,并研究了不同非对称轧制路径对轧板组织和性能的影响。主要结果如下:1.AZ31镁合金在热轧过程中,温度的升高会促进动态再结晶,提高轧板组织的均匀性及再结晶晶粒尺寸,降低轧板的基面织构强度;增加压下量也会促进动态再结晶的发生,不过新晶粒尺寸会减小,基面织构增强;多道次轧制能够获得更均匀细小的晶粒组织,基面织构较强。2.热轧时,AZ31轧板内不同取向的晶粒所发生的塑性变形机制不同,基面取向的晶粒容易发生压缩孪晶,与基面取向成～90°夹角的晶粒内容易发生拉伸孪生,而与基面取向成～45°夹角的晶粒内则容易发生位错滑移而促进动态再结晶的形成。另外,变形过程中,{10-12}拉伸孪生容易发生在变形初期,取向稳定,难以发生动态再结晶;而{10-11}压缩孪生随应变增大发生,容易发生动态再结晶形核,细化晶粒效果显著。3.小压下量热轧时,AZ31镁合金轧板内的动态再结晶(DRX)以孪生诱发动态再结晶(TDRX)机制为主,且其主要形核机制有三种:压缩孪晶内、孪晶与孪晶之间交叉处以及孪晶界附近的基体内,该机制所形成再结晶晶粒保留了基体晶粒的取向,表现出基面织构特征。随着压下量增大,300℃轧制时,仍以TDRX为主;400℃中温热轧时,以连续动态再结晶(CDRX)为主要再结晶机制,500℃高温热轧时,轧板内出现了 CDRX和非连续动态再结晶(DDRX)两种DRX机制,而这两种机制所形成的再结晶晶粒均会弱化基面织构的强度。由于热轧过程中,基面取向晶粒的稳定性,所有轧板均表现出强烈基面织构特征。4.两阶段轧制后,AZ31镁合金轧板的最大压下量达到89%,晶粒得到明显细化,平均晶粒尺寸为3 μm左右,轧板的拉伸力学性能得到明显提高,尤其是屈服强度,达到220 MPa,远远高于第一阶段热轧板的强度,且与其他特殊轧制工艺相比,轧板的综合力学性能也相对较高。5.采用非对称压下量轧制(ARR)变形时,AZ31镁合金轧板的等效应变值更高,且沿其厚度方向引入了较强的剪切应变,因此相比于对称轧板表现出更均匀的微观组织特征和相对较弱的基面织构强度,相应的其拉伸强度和塑性均得到显著提高。6.通过对不同路径ARR工艺进行研究发现,采用路径D轧制时,沿AZ31轧板各层引入的剪切应变最均匀,且累积的等效应变值最大。相应的,与其他路径轧板相比,轧板D表现出最为均匀细小的晶粒组织以及较弱的基面织构特征,其力学性能最好,屈服强度为185MPa,抗拉强度为285MPa,断裂拉伸率达到27%。