作为目前工业化应用最轻的金属结构材料之一,得益于易于加工成形和容易回收再利用等优点,镁合金广泛应用于电子电器、航空航天和交通运输等领域,被广大研究人员誉为21世纪资源与环境可持续发展的绿色材料。但室温下塑性变形能力差,加工成品率较低,极大的限制了镁合金材料的进一步发展。随着计算机仿真模拟方法的逐渐成熟,越来越多的研究人员把对材料的研究重点从传统的实验研究转移到采用仿真模拟方法对材料各项性能进行科学性预测,进而起到替代实验或弥补实验方法所带来不足的作用。目前多数研究学者是基于材料表面或者表层特征形貌的二维组织结构进行仿真与研究,但是从材料的实际角度出发,传统的二维组织结构信息往往无法反应材料真实情况下的三维空间结构,因此通过三维仿真方法研究材料内部的微观组织结构至关重要。采用电子背散射衍射(EBSD)技术,对不同变形条件下AZ31镁合金热变形过程中的DRX、晶粒取向和织构的产生等现象进行研究。初始镁合金组织为等轴再结晶晶粒,晶粒平均尺寸为～38μm,压缩实验前试样具有典型的纤维织构。变形温度越大,再结晶程度表现的越充分,晶粒组织也越均匀,而变形程度的越大或应变速率越小,再结晶程度则越大。热变形过程中,变形温度是决定镁合金动态再结晶机制的最大影响因素。300℃时,AZ31镁合金再结晶晶粒在原始晶界和亚晶界处形核,再结晶行为主要由亚晶界的转动形成,表现出典型的连续动态再结晶(CDRX)特征。400℃时,局部剪切变形时再结晶晶粒取向发生偏转,具有10.41%的80°以上的大角度晶界,表现出典型的旋转动态再结晶(RDRX)特征。热压缩过程中产生{1012}拉伸孪生,晶粒重新旋转基面取向形成基面垂直于压缩方向的纤维织构。基于热力学转换机制和能量跃迁原理,建立了包含取向数的晶粒长大三维元胞自动机模型,对AZ31镁合金在温度为300℃、380℃和420℃下保温过程进行仿真模拟。在长大过程中晶粒尺寸随温度的升高而增加,三维晶粒的二维切片组织晶粒夹角近似为120°,与传统的二维元胞自动机具有一致性。通过对晶粒尺寸的Gauss Amp非线性拟合,得到的晶粒大小分布符合正态分布,满足晶粒演变最小能量准则。三维晶粒正常长大满足Aboav-Weaire方程,420℃、2000CAS下平均晶粒面数位于12-14之间,最大晶粒面数为40以上。通过实验得到的金相结果表明,保温前后实验与模拟结果晶粒尺寸相对误差在0.1-0.6μm内。以预测AZ31镁合金热压缩过程中动态再结晶行为为目标,建立三维元胞自动机理论模型,利用所建立的模型对不同变形条件下的微观组织演化规律进行分析。结果表明:再结晶体积分数随应变增大而增加,随温度增大或应变速率降低而增加,提高应变速率或降低温度可以细化再结晶晶粒。通过EBSD表征技术对热变形过程中再结晶体积分数进行检测,其相对误差值在4.5%-16.2%之间,模拟结果与实验结果吻合较好,三维模型可以很好的对AZ31镁合金在热变形过程中的再结晶行为进行仿真模拟。