随着科技发展及生产需求的日益渐增，挤压材朝着大型整体化、尺寸高精度化、复杂多样化等方向发展，生产加工和应用的范围也逐渐扩大，已延伸到了航空航天、装备制造及军事等多个领域。但挤压能耗过大、材料利用率及生产效率都相对较低等成为了目前制约挤压技术发展及应用的内因所在。针对上述问题，本文所提出的凹模旋转的挤压成形方法——转模挤压法，不仅可避免冲头转挤压时对冲头结构及性能要求较高等难题，并能解决芯模转挤压无法适用于异型截面材生产等技术瓶颈。本文重点研究了转模挤压成形中坯料的扭转变形行为(包括扭转长度和扭转角度)和关键工艺条件的交互影响。并以AZ31镁合金为例，分析了转模挤压成形中微观组织的演变规律。首先，将转模挤压成形中模腔内坯料产生变形的特征部位定量划分成三个区域，采用上限法和主应力法分别对各特征区内坯料的变形行为进行理论分析，推证出了转模挤压成形中相对挤压力和扭转变形长度的计算模型。研究结果表明，当凹模转速在一定范围内(0~1rad/s)，随着摩擦因子的增加，单位挤压力的降幅随之加大，这与常规挤压成形中采用润滑剂降低摩擦因子从而提高挤出成形性能的思路正相反。凹模旋转使模具与坯料之间不可避免地发生打滑，研究过程中也考虑到此因素的影响。通过推导获得了坯料外表面周向扭转角的理论模型。经分析可知，在等转速条件下，随着摩擦因子值的增加，周向扭转角呈增大趋势变化。在摩擦因子不变情况下，随着凹模转速的增加，凹模内坯料外表面的周向扭转角均呈增大趋势变化，但增幅则明显减小。采用数值模拟对径向扭转角变化规律进行了分析，结果表明，当其它不变条件下，随着凹模转速的增加而随之变化，但增幅随着转速的增大而减小。而工艺参数对坯料扭转变形行为的影响则利用径向截面线进行分析。随后，基于AZ31镁合金热压缩性能的测试数据建立了再结晶经验模型，用于对AZ31镁合金转模挤压成形中微观组织的预测及评价，研究结果表明：与同等条件下的常规挤压相比，对凹模施加旋转促进了挤压过程中动态再结晶行为的产生及再结晶体积分数的增大，平均晶粒尺寸显著减小的同时圆整程度和分布均匀性均同步提高，对转模挤压成形后制品综合力学性能的改善提供了理论依据。