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镁合金具有密度低、比强度比刚度高、热导性好、阻尼减震能力强、回收再利用方便等特性，符合交通运输器材轻量化及轻量化的要求，广泛应用于航空航天、3C产业、乘用车辆等行业，随着环保与能源问题的日益严重，引起了世界各国政府的重视，镁及其合金的应用得到快速发展，成为钢铁与铝合金之后的第三大金属结构材料。 镁合金凝固区间较宽，凝固过程中固液相界前沿溶质有充足的时间完成不断重新分配引起常规铸造成形工艺制备的镁合金铸件组织粗大、成分分布不均，严重制约了合金的力学性能、塑性加工能力、热稳定性能，使镁合金的应用潜在优势难以实现。离心铸造作为特种铸造技术之一，在成形中空轴对称铸件有工艺简单、材料利用率高、组织致密等优点，其固有的周期性离心力场、周期性振动、流体场等能够通过影响镁合金的凝固过程实现对合金铸件的组织调控与偏析的控制，从而提升铸件的力学性能。离心铸造技术能够实现大型优质镁合金环形铸坯的制备，为后续的塑性变形加工奠定基础。 本文创造性的提出离心铸造—环轧复合成形新技术制备大型镁合金环件，该工艺前段离心铸造材料利用率高、组织致密，使离心铸坯近终成形，后段环轧在此基础上只需进行一定量的环轧变形即可获得质量优良的大型镁合金环件。环轧工艺的加入能够突破铸造技术及设备对铸件尺寸的限制，又能够提上铸件的力学性能。应用离心铸造技术制备出直径1m的AZ31合金环件外壁处试样的抗拉强度与延伸率分别为191MPa、11.6％;直径3m的AZ31离心铸环进行20％变形量的环轧加工成功轧制出外径3.47m、高0.35m、厚度0.12m的AZ31环件，外壁处的力学性能最好，抗拉强度到达235.2MPa、屈服强度为168.7MPa、延伸率为9.2％。 鉴于离心铸造技术中复杂的外加力场对凝固过程的影响，本文分别研究了离心铸造对二元镁合金及多元镁合金凝固行为的影响，同时研究了元素含量对离心铸造凝固行为的影响。在此基础上进行大型AZ31合金环件的离心铸造成形研究及环形铸坯的环轧工艺研究，研究结果表明: ①镁合金离心铸造凝固过程中，外加力场能够影响合金的凝固过程，离心力场能够加快合金熔体的排气和夹杂的排出净化熔体，流体场与振动通过枝晶从熔与机械破碎增加形核核心，同时加快合金熔体的流动散热与改善熔体溶质的分布调控晶核的生长。 ②通过合金成分设计调控合金凝固过程中溶质与相在离心力场中的偏析程度，选用析出相温度低的合金、低的浇铸温度与高的传热速度进行离心铸造成形，溶质元素含量过高减弱离心铸造外加力场对镁合金熔体凝固行为的影响，不利于铸态性能的提高。 ③AZ31合金环件的离心铸造数值模拟显示，合金熔体充型平稳，靠近模具内壁的熔体首先凝固完成，有利于合金熔体溶气和夹杂的排出净化熔体，获得组织致密的铸件。对AZ31合金环形离心铸坯的微观组织观察表明合金的铸态组织为等轴晶组织，力学性能优异，有利于铸坯后续的环轧加工的进行。 ④通过对AZ31离心铸造的流变测试与环轧加工的数值优化环形铸坯的环轧工艺参数，AZ31合金环轧件微观组织观察表明合金在塑性变形过程中发生动态再结晶，合金的应变量决定动态再结晶发生的程度，离心铸坯塑性加工后组织得到细化，力学性能得到提升。