AZ31镁合金是现今应用最广泛的一种变形镁合金之一,研究超细晶镁合金的力学行为和变形特征,对推广镁合金的应用具有重要意义。本文采用水下搅拌摩擦加工(Submerged Friction Stir Processing,SFSP)技术制备出AZ31超细晶镁合金,利用SEM、EBSD、XRD等技术对超细晶镁合金的晶粒尺寸、晶界特征、晶粒取向等微观结构进行检测,分别沿着加工方向(PD)和垂直于加工方向(TD)进行室温和高温拉伸实验,研究了超细晶镁合金的室温变形行为和高应变速率超塑性行为。主要研究结果如下:本文采用的实验材料为热轧态AZ31镁合金,平均晶粒尺寸为16.56μm,采用三组不同参数经SFSP制备出不同晶粒尺寸的超细晶镁合金样品,搅拌区平均晶粒尺寸分别是:0.95μm、0.86μm和0.61μm。SFSP加工后AZ31镁合金的显微硬度比母材提高了10.2 Hv,显微硬度和晶粒尺寸满足Hall-Petch关系:Hv=50.2+22.4d-1/2。超细晶镁合金样品的室温拉伸性能表现出明显的各项异性,与PD方向的拉伸样品相比,TD方向的拉伸样品表现出高的屈服强度和低的延伸率,超细晶镁合金(0002)织构对室温变形行为起主要作用。超细晶AZ31镁合金样品呈现出高应变速率超塑性,在应变速率为1×10-2s-1时,超塑性延伸率最高可达888%。与TD方向的拉伸样品相比,PD方向的样品呈现出高的延伸率和低的流变应力。晶界滑移是超细晶镁合金高应变速率下超塑性变形的一种重要方式。