AZ31镁合金作为目前使用最广泛的变形镁合金,研究其塑性变形过程对扩大镁合金的应用范围具有重要意义。本实验对AZ31镁合金轧制板材进行室温搅拌摩擦加工,观测搅拌区的显微组织、显微硬度变化规律。对加工前后的镁合金沿平行于加工方向(PD)和垂直于加工方向(TD)两个方向进行室温单轴拉伸实验,得到拉伸性能指标的变化规律。对加工前后的镁合金进行织构检测,对镁合金室温变形行为进行研究。得到以下结论:搅拌摩擦加工后,在搅拌区获得平均晶粒尺寸为1.56~5.95μm的均匀等轴细晶组织,显微硬度随平均晶粒尺寸的减小而增大,平均晶粒尺寸随搅拌头旋转速度的增加而增大。经过搅拌摩擦加工,镁合金大角度晶界比例由86.2%下降为54.0%~59.9%,基面法向由垂直于PD方向转变为与PD方向夹角为60°~68°,织构强度由8.22增大到65.92~69.91。加工后的镁合金在PD、TD两个方向上的屈服强度和晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch关系,但拉伸性能在两个方向上表现出明显的各向异性。实验表明当晶粒尺寸一样,织构的方向易于滑移时,屈服强度值会降低,说明晶粒尺寸、晶界取向、织构都能影响屈服强度值。加工后镁合金在PD方向的变形行为主要为基面滑移,伴随拉伸孪生,变形过程表现为较低的屈服强度值和持续稳定的加工硬化率;在TD方向的变形行为为柱面滑移,变形过程表现为较高的屈服强度值和快速下降的加工硬化率。孪生是镁合金表现出不同加工硬化行为的原因。织构、晶粒尺寸都会对孪生变形产生影响,孪生变形又进一步对加工硬化行为产生影响。