搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing,简称FSP)作为一种新颖而又具有发展潜力的微观组织改性方法,目前己成功应用于制备铝合金、镁合金、铜合金等细晶及超细晶材料。随着镁合金应用领域的扩大,FSP细晶及超细晶镁合金的变形行为日益受到人们的关注。本文对AZ31镁合金进行了FSP实验,在空气和循环水冷却介质下,选择搅拌头旋转速度为475-1500rpm,加工速度为30-150mm/min。利用OM、SEM、 Instron-5848微型电子万能试验机等对FSP后镁合金微观组织和力学性能进行了分析。另外,对FSP后获得的细晶镁合金进行了150℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃下,保温40mmin退火实验,研究了细晶镁合金的组织稳定性,以及晶粒尺寸对镁合金显微硬度的影响规律,主要研究结果有：在本实验条件下,能成功的将AZ31镁合金平均晶粒尺寸细化到0.84～4.18μm,在循环水冷却条件下,当加工参数为475/118时,平均晶粒细化可达0.84μm。在空气和循环水两种介质条件下,FSP后镁合金平均晶粒尺寸与显微硬度的关系分别为Hv=74.14-43.5d1/2和Hv=81.39-14.13d-1/2,晶粒尺寸和屈服强度的关系分别为σ-02=57.7+207.9d1/2和σ0.2=202.3-72.96d1/2,与传统霍尔-佩奇关系(Hall-Petch关系,简称H-P关系)相比,出现了相反或K值较低的情况。退火实验结果表明,在250℃以下,FSP细晶镁合金晶粒尺寸较退火之前变化不大,组织稳定性良好,而显微硬度则表现出低温强化现象。