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搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing，FSP)是一种新型的剧烈塑性变形技术(SeverePlastic Deformation，SPD)，己经成功应用于铝、镁等轻合金的加工。本文利用搅拌摩擦加工技术对AZ31镁合金进行搅拌摩擦加工处理，对不同状态的AZ31镁合金进行拉伸实验、显微组织分析、拉伸断口形貌分析，并利用Hopkinson压杆实验装置对FSP处理前后的AZ31镁合金进行冲击实验，研究FSP处理技术对该合金的显微组织、拉伸性能、微观断裂机制和动态力学性能的影响。得到主要研究结果如下：整个加工区域分为搅拌区、机械热影响区、热影响区和母材区。搅拌区为均匀细小的再结晶等轴晶，其平均晶粒尺寸随着主轴转速的增加或加工速度的较低而增大。当进给速度为200mm/min和400mm/min、搅拌针旋转速度低于1000rpm时，AZ31镁合金显微组织由于发生动态再结晶得到显著细化，获得了均匀细小的等轴晶，平均晶粒尺寸小于7μm；与母材相比，经过搅拌摩擦加工后，AZ31镁合金的应变强化效应明显增强，塑性明显提高，但屈服强度有所降低。采用600rpm-400mm/min工艺FSP处理后，AZ31镁合金获得了最佳的综合力学性能。与母材相比，搅拌摩擦加工后，AZ31镁合金的动态屈服强度均有了不同程度的提高，600rpm-400mm/min工艺参数FSP处理后，合金获得了最好的抗冲击变形能力。主要是由于合金显微组织显著细化以及产生孪晶的结果，这些瞬间产生的孪晶阻碍了位错运动的同时进一步细化了晶粒。虽然孪生的产生对合金有一定的强化作用，但晶粒细化较孪生对提高合金抗冲击变形能力的作用更为明显，成为改善合金抗冲击变形能力的主导因素。但经不同工艺FSP处理后，AZ31合金的应力-应变行为对应变率的变化并不敏感。