前面介紹過，鎂合金晶粒尺寸小于10μm時(shí)會(huì)呈現(xiàn)高的超塑性，那么怎樣才能獲得細(xì)晶粒組織呢？在生產(chǎn)實(shí)際中，常用的細(xì)化晶粒工藝有制備方面的，也有塑性變形方面的。前者的工藝為：添加晶粒細(xì)化劑、高速凝固法、粉末冶金法、噴射沉積法、機(jī)械合金化法和非晶晶化法等，其中高速凝固法效果最佳，可以制得晶粒只有0.5μm~1μm的細(xì)晶粒鎂合金錠坯。后者就是采用壓力加工工藝制備晶粒粗細(xì)小的鎂合金材料，例如采用大擠壓比熱擠壓的鎂合金棒材與用大鍛造比生產(chǎn)的鎂合金坯料晶粒均可小到2μm~5μm；通過等徑角擠壓（ECAE，Equal Channel Angular Extrusion）或扭轉(zhuǎn)應(yīng)變大塑性變形后，鎂合金晶粒尺雨可達(dá)到0.5μm~1μm；對(duì)切屑進(jìn)行擠壓也能得到晶粒尺寸1μm~3μm的細(xì)晶粒鎂合金棒材；溫（冷）軋與靜、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶相結(jié)合也可以顯著細(xì)化鎂合金晶粒。
　　扭轉(zhuǎn)變形和等徑角擠壓都屬于大塑性變形法，可以在低溫下細(xì)化金屬材料的組織，可以制備具有亞微米級(jí)甚至納米級(jí)顯微結(jié)構(gòu)的材料。大塑性變形法通常有兩種工藝：扭轉(zhuǎn)法與等徑角擠壓法，但扭轉(zhuǎn)工藝復(fù)雜且難以制備大尺寸材料，因而其應(yīng)用受到很大限制；而等徑角擠壓法工藝較為簡(jiǎn)單，可以制得大體積的超細(xì)晶粒的鎂合金材料，受到人們的廣泛關(guān)注，它是前蘇聯(lián)科家塞加爾（Segal）1981年提出的。
　　等徑角擠壓法的基本原理如下圖所示，左邊的無(wú)外側(cè)圓弧的ECAE示意圖，右邊的為帶外側(cè)圓弧的ECAE示意圖。由圖可見，塊狀試樣的外力P作用下，通過互成Φ角且橫截面形狀、尺寸相同的兩段通道而產(chǎn)生塑性變形，不過材料在通過兩通道結(jié)合面O-O'時(shí)會(huì)受到Us方向的剪切應(yīng)力，發(fā)生剪切變形。如果不考慮試樣與模具之前的摩擦等處部因素的影響，那么可以將方形abcd變成四邊形單元a'b'c'd'。材料整體通過O-O'后可以獲得均勻的剪切變形，材料每通過一次擠壓所獲得的剪切應(yīng)變γ=2cotΦ/2。式中γ為剪切應(yīng)變，Φ為通道側(cè)夾角。

　　由于ECAE擠壓兩通道的形狀和橫戴都相同，因此每次擠壓前后材料形狀和尺寸都保持不變，故可以實(shí)現(xiàn)多次重復(fù)擠壓而積累大的應(yīng)變，從而獲得極細(xì)的晶粒組織。
　　影響ECAE過程的工藝參數(shù)很多，主要有擠壓、次數(shù)、擠壓溫度、模具結(jié)構(gòu)、應(yīng)變速率、擠壓路徑等。其中影響最大的是擠壓溫度、模具結(jié)構(gòu)與擠壓、路徑。
　　通常，擠壓溫度越低，擠壓速度越快，則鎂合金晶粒越細(xì)小，然而擠壓溫度過低或擠壓速度過快，鎂合金變形得不到充分發(fā)揮，易產(chǎn)生裂紋。因此，為獲得細(xì)小均勻的組織，宜采取低溫多道次的擠壓工藝。
　　模具結(jié)構(gòu)不僅決定每道次應(yīng)變量的大小，而且對(duì)試樣各部位的均勻性也有影響，模具結(jié)構(gòu)含3個(gè)參數(shù)：兩等截面通道夾角Φ，Φ越小每道次獲得的應(yīng)變?cè)酱螅?Phi;=90°時(shí)晶粒細(xì)化效果最佳。通道外側(cè)圓弧半徑是影響應(yīng)變量的重要因素，較小R不僅能提高應(yīng)變量而且可以提高應(yīng)變均勻性，R為O時(shí)能夠產(chǎn)生最大的剪切應(yīng)變。加大通道內(nèi)側(cè)圓弧半徑r則降低應(yīng)變量。因此，如果想要最大的應(yīng)變量，夾角Φ宜??；適當(dāng)減小通道外側(cè)圓弧半徑R可以提高應(yīng)變均勻性；為了使試樣擠壓后仍保持相同的外形尺寸，可適當(dāng)加大內(nèi)側(cè)圓弧半徑γ。不同道次ECAE擠壓后AZ61鎂合金的晶粒尺寸及力學(xué)性能見下表。
　　由表中的數(shù)據(jù)可見，隨著等徑角擠壓次數(shù)的增加，合金的晶粒尺寸一次比一次的減少，力學(xué)性能逐一改善，特別是伸長(zhǎng)率的改善尤為明顯。