镁合金以其高比模量、高比强度、耐高低温、耐冲击性、热膨胀系数小、优良的抗震性、易于加工和有效成形等诸多优异性能，成为本世纪重要的绿色工程材料。但镁合金在高温中的易燃易氧化性使其在传统加工手段下为原料生产产品成本较高。半固态成形技术具有近净近终成形的特点，生产出的产品具有优良的力学性能，为镁合金制品的生产开辟了广阔的发展前景。半固态成形技术的基本原理是：加热和搅拌熔体，使得材料于液相线附近获得近球形的非枝晶组织的半固态浆料，随后，使用加压方式，使浆料在模具型腔中凝固成形出制品，运用这种原理的半固态成形方法称为流变成形[1]。而将所制备出的半固态浆料凝固成锭料保存，当需要使用时，将锭料切割成所需尺寸，重熔加热至半固态，利用传统方法（如压铸、挤压、模锻等）进行加工成形的方法便是随后发展起来的半固态触变成形技术。本文以AZ91合金为研究对象，以稀土钐（Sm）为变质剂，利用化学晶粒细化法制备出半固态镁合金坯料，系统地研究了稀土钐对AZ91镁合金的晶粒细化作用机理、浇注温度和Sm的添加量对镁合金细化效果的综合影响。研究表明：1%wt的稀土Sm的加入及700℃的浇注温度的配合能够获得最佳的晶粒细化效果。在半固态等温热处理过程中，随着等温温度的升高，半固态组织内部的液相增多；随等温时间的延长，材料的半固态组织形貌不断发生变化：枝晶熔化合并、晶界熔化分离、晶粒蔷薇化、蔷薇花瓣圆角处熔合、近球形晶粒、晶粒长大。对所制备的1.0%Sm-AZ91镁合金进行常温压缩试验，结果表明，对于镁合金这种脆性材料，压缩速率的变化对AZ91镁合金的承载能力没有影响，在不同的压缩速率的条件下，同一尺寸的镁合金试样几乎在同一个载荷下发生45度的剪切断裂。对1.0%Sm-AZ91镁合金分别进行410℃+8h固溶再经220℃+10h时效处理，555℃等温30min+水淬的半固态处理后。分别对以上三种材料进行摩擦系数、弹性模量、摩擦磨损以及再结合钐添加量分别为0.5%、1.5%的铸态AZ91合金进行耐腐蚀性等多种性能测试。获得各种性能测试数据。实验结果表明，铸态AZ91镁合金在添加1.0%稀土钐（Sm）后，耐腐蚀性能提高，持续添加Sm至1.5%后，耐腐蚀性能不升反降。合金经过半固态和固溶时效处理后，耐腐蚀性能降低。在金属塑性变形理论模型的基础上，结合前人所建立的AZ91镁合金触变压缩本构方程，并将本构方程导入DEFORM软件对AZ91镁合金进行单轴压缩及半固态触变挤压成形数值模拟，验证得出，所带入的本构方程能够较好反映材料在等温压缩时的力学行为和流动行为。分析了坯料加热温度、压缩速率等工艺参数对材料的温度场、等效应力及等效应变的分布和变化的影响。模拟的结果非常接近压缩试验的结果，两者具有良好的契合度，显示本构方程的精确性满足要求。研究表明，晶粒的塑性变形、球状晶粒间的互相错动滑移以及固相组织在液相中的流动是镁合金在半固态触变压缩时的变形机制。变形温度的升高和应变速率的降低都将造成材料的流动应力的下降。