镁合金材料日益凸显的资源优势及其独特的密度低、比强度/比刚度高、阻尼减震和电磁屏蔽好等性能特点，使其在国防军工、航空航天、交通运输、3C电子和装备制造等领域具有广阔的应用前景，受到越来越多的关注，并已经实现了较大规模的产业化生产与应用。轧制成形是一种重要的镁合金板材生产方式，可灵活生产具有良好表面质量、不同厚度和宽度的镁合金板材。国内外在镁合金轧制基础研究和技术开发方面都开展了大量工作，也形成了一些较为成熟的轧制工艺，但始终未能彻底解决镁合金板材轧制加工效率低和产品成本高的瓶颈问题，极大地限制了镁合金板材的大规模应用。本文在前期探索性实验研究结果基础上，提出采用大应变轧制的方式制备镁合金板材。通过调控轧制温度来强化动态再结晶行为，通过提高轧制速率的方式改善镁合金轧制成形性能，抑制轧制边裂现象，提高板材表面质量，从而实现低成本、高效率制备镁合金轧制板材。同时，通过大应变塑性变形细化晶粒、调控第二相尺寸及分布以大幅提升轧制板材的综合力学性能，实现高性能镁合金板材的制备。首先选取常用变形镁合金牌号AZ31镁合金为研究对象，探索单道次大压下量镁合金轧制工艺的可行性并探讨了大变形轧制条件下镁合金的变形原理。在此基础上通过调控轧制温度、轧制速率，探明了镁合金大应变板材轧制最优工艺条件，并研究了轧制速率及温度对镁合金板材流变行为、微观组织及织构的影响。为了进一步研究了大应变轧制技术在AZ系镁合金中的适用性，对 AZ31、AZ61及AZ91三种常见商用的AZ系镁合金进行大应变轧制，制备出高塑性、高强度镁合金板材，并深入研究了其中所涉及的再结晶及应变诱导析出行为。通过向AZ31镁合金中添加Sn及Ca元素，研究了利用合金元素弱化镁合金板材轧制织构，改善镁合金变形行为的方式，重点探讨变形过程中的孪晶行为及再结晶机制。　　本研究主要内容包括：⑴中、高速大应变轧制能够实现镁合金板材高效率无边裂轧制，单道次压下量最大可达70％，显著提升镁合金轧制过程的效率以及成材率。掌握了 AZ31镁合金大应变轧制过程中轧制温度及轧制速率对轧制变形机理的影响规律。提升轧制温度及轧制速率将显著改善板材轧制质量，其主要原因在于提高轧制温度一方面有利于材料在变形过程中非基面滑移系的启动，另一方面促进变形过程中的动态再结晶行为，使得材料在变形过程中得到一定软化，抑制轧制裂纹的出现；提高轧制速率对轧制成形性能的改善本质在于显著地促进变形过程中的连续动态再结晶行为。因此，动态再结晶行为得到强化是镁合金实现大应变轧制的重要条件。⑵获得了AZ31镁合金板材中、高速大应变轧制的动态再结晶行为规律，主要包括：连续动态再结晶、剪切带形核再结晶及孪晶诱导再结晶。其中，连续动态再结晶所占比例最大，连续动态再结晶区织构与变形区织构类型较为近似，其取向分布更为离散，有一定的织构弱化效果。剪切带形核再结晶沿剪切带内部分布，再结晶晶粒尺寸相对细小，通常在~1μm以下。孪晶诱导再结晶晶粒形核于孪晶内部，通常压缩孪晶及{101?1}-{101?2}二次孪生相较于拉伸孪生更容易诱导再结晶晶粒形核。孪晶诱导再结晶晶粒通常保持与初始孪晶类似的取向特征，织构弱化效果较为明显。⑶掌握了镁合金板材大应变轧制条件下的组织不均匀的特征规律。组织不均匀性主要体现在：板材表面同板材内部组织差异；板材内部出现剪切带。大应变轧制板材表面相对于板材心部具有更高的硬度及基面织构强度，同时表面形成明显的再结晶细晶区结构。这主要是由于板材表面在轧制咬入阶段发生大变形，而板材心部却未发生明显变形导致厚向流变行为差异。剪切带形成作为一种流变集中释放的过程，在轧制变形过程中起到了协调局部区域应变差异的作用，保证了剪切带两侧的组织变形协调性，分隔剪切带两侧的变形状态，在一定程度上抑制的轧制过程中的裂纹产生。⑷获得了Al含量对AZ系镁合金在大应变轧制过程中的变形行为和组织演变规律的影响。Al元素的添加抑制了{101?1}-{1012}孪晶在变形过程中的形成，高Al镁合金内可观察到纳米尺寸具有拉伸孪生取向关系的细小组织结构。低Al镁合金的再结晶行为以连续动态再结晶为主，高Al镁合金以不连续再结晶及第二相诱导再结晶为主。AZ91镁合金再结晶区内观察到在轧制过程中动态析出的细小弥散的纳米级Mg17Al12相。高Al镁合金板材的再结晶区的取向为较弱的基面织构，再结晶区的面积增加将产生一定的织构弱化。⑸采用大应变轧制工艺成功制备出力学性能优异的镁合金细晶板材。随着轧制变形量的增加，低Al镁合金强度及塑性都得到提升。当单道次轧制变形量为60%时，AZ31镁合金轧制板材的屈服强度相比挤压态提高了51 MPa达到221 MPa,延伸率达到~18%，其强度得到了提升的同时确保了足够的塑性。对于 AZ91镁合金，其屈服强度提高到~322 MPa,同时抗拉强度达到~422 MPa，延伸率达~8%，获得了高强度的镁合金板材。⑹揭示了AZ31-0.5 wt.%Ca镁合金轧制过程中基面织构弱化的机理。Ca元素的添加使得织构中非基面组份比例大幅提升。其主要原因在于Ca元素的添加同Al元素形成了含Ca第二相，这类第二相分布均匀，第二相尺寸在2μm以上，促进了热力耦合过程中的再结晶行为，形成第二相诱导再结晶。该类再结晶晶粒取向随机，显著弱化了轧制过程中出现的基面织构。⑺获得了Sn元素的添加对镁合金轧制过程中变形机理的影响规律。Sn元素的添加能显著改变镁合金在变形过程中的孪生机制，孪晶不仅在数量、面积分数上得到提升，同时出现多样的二次孪晶种类及变体，这些孪晶在一定程度上影响了后续变形过程中的再结晶行为。