航空航天、国防工业和交通运输等领域都关注于装备轻量化,而镁合金在轻量化中扮演着重要的角色。由于一般塑性加工方法对镁合金的力学性能提升有限,因此大塑性变形成为研究热点,通过拉、压、扭以及多道次相结合的变形方式使合金晶粒细化,进而对镁合金成形性和强度进行改善。然而大塑性变形只能用于制备小尺寸的棒、块、片体试样,并且成形道次多。因此,针对大构件寻求一种一次大变形强韧化新方法具有重要意义。旋转挤压可实现大构件一道次连续剪切剧变形,而旋转挤压的剪切变形主要来源于凸模底部的剪切结构,因此设计合理的剪切结构对旋转挤压十分重要。本文通过有限元模拟对凹槽型剪切结构进行优化,并根据模拟结果设计出了“非贯穿-不对称弯曲U型”剪切结构。采用旋转挤压技术分别成形ZK60镁合金和Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金筒形件,并对筒壁不同区域的组织、织构、力学性能的变化进行分析,确定了旋转挤压的变形特性,探讨了不同成分合金旋转挤压的强韧化机制。为进一步探究低、高转速对合金变形均匀性的影响,选用AZ80镁合金和凸槽剪切结构在不同转速下成形筒形件,通过以上实验对比分析旋转挤压塑性变形机制。（1）与反挤压相比,旋转挤压增加了周向剪应力,进而增加剪应变提升总体累积应变,周向剪应力的加入使滑移方向分切应力增大从而降低挤压成形载荷。凹槽数量（面积比）、槽深及凸模锥顶角度的模拟结果表明,凹槽数量的增加会增大凸模底部金属剪切变形次数和沿周向的流动距离,可以消除反挤压中的变形死区;槽深过大会使金属沿Y、Z方向流动过程中形成流速差,凹槽的流入区和流出区金属沿Y、Z方向的流速差超过4 mm/s后会形成折叠;锥顶角对旋转挤压变形的影响主要在于改变了凸模底部金属流向筒壁的速度;“非贯穿-不对称弯曲U型”剪切结构可以有效地缓冲凸模底部金属周向流动对轴向流动的影响,还可以解决金属压下后起伏较慢的问题。（2）不断累积的剪应变可使动态再结晶比例大幅提升,而剪应力对晶粒细化和第二相破碎效果很明显。对比反挤压和旋转挤压筒形件,ZK60镁合金晶粒细化了85.2%,筒壁的细晶区范围提升了近3倍,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到了～313 MPa、～279 MPa、～12.1%。Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金晶粒细化了31.5%,力学性能分别为～350 MPa、～258 MPa和～17%。ZK60合金中的Mg Zn相和Mg Zn2相以及Mg-RE合金中的Mg5（Gd,Y,Zn）相都弥散分布在晶界间,而这些颗粒相通过位错绕过机制提升合金强度。Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金中的LPSO相较其他合金的第二相硬度高,持续的剪应力可以将LPSO相的扭折、撕裂、机械破碎程度加大,旋转剪切变形对LPSO相的改变十分明显。旋转挤压变形会降低（0001）＜11-20＞基面滑移的Schmid因子值,使基面滑移不易激活从而提升合金屈服强度。（3）“非贯穿-不对称弯曲U形”剪切结构可以有效解决旋转挤压变形过程中筒壁表面形成折叠层的问题。在不同转速下成形AZ80镁合金筒形件其微观组织表明,低、高转速的筒壁细晶区沿壁厚方向范围分别为～11.3 mm和～10.8 mm,相比反挤压提升了2.6倍。与高转速相比,低转速的动态再结晶比例大且动态再结晶晶粒尺寸小。从变形织构和晶粒取向结果来看,转速会影响晶粒c轴绕ED的旋转程度,并在壁中区呈现出[10-10]和[2-1-10]双柱面取向。取向的改变导致环向力学性能得到提升,高转速下的纵向和环向抗拉强度分别为293 MPa和303 MPa。（4）持续的剪切变形在短时间内会带来高应变,促使旋转挤压中的连续动态再结晶比例较高。旋转挤压变形前期和反挤压变形都以不连续动态再结晶机制为主,而旋转挤压变形后期以连续动态再结晶机制为主。反挤压中的孪晶呈基面取向可协调基面滑移的进行,而旋转挤压中的孪晶取向则由基面转为柱面。持续的剪应变会改变晶粒取向,从而降低环向的（0001）＜11-20＞基面滑移Schmid因子,而这种改变可降低轴向织构强度的同时提升环向织构强度,从而削弱合金的各向异性。总之,“非贯穿-不对称弯曲U形”剪切结构适用于旋转挤压变形,而旋转挤压变形具有高应变、可显著细化晶粒、第二相弥散分布、有效削弱合金各向异性的特点,是一种一次大变形强韧化新方法。