Al-Mg作为不可热处理合金,因具有中等的强度、良好的耐腐蚀性能、可焊接性能等被广泛应用于航空航天、车辆、船舶等领域,高温下的超塑性潜能不仅能解决普通成型不能解决的回弹大、易开裂等问题,而且能够近一次成型结构复杂、精度高的零部件,大幅降低生产工序、节约生产成本。目前主要通过微合金化和大塑性变形来细化晶粒实现超塑性,搅拌摩擦加工作为有效的细化晶粒手段,较之于传统大塑性变形工艺,具有操作简便、加工材料组织致密、无缺陷等优点,正成为一种非常受欢迎的研究手段。目前对搅拌摩擦加工态中高镁含量（～5 wt%）的Al-Mg-Sc-Zr合金超塑性已经有了诸多报道,然而对低镁（≤3.5 wt%）的Al-Mg-Sc-Zr合金超塑性却鲜有报道,低镁Al-Mg合金腐蚀敏感性较低,这意味着发展低镁Al-Mg-Sc-Zr合金将兼具良好的超塑性和更优异的耐腐蚀性能。本文以低镁Al-3Mg-0.1Sc-0.1Zr合金为研究对象,在挤压工艺基础上获得畸变能高的纤维组织,然后进行搅拌摩擦加工处理,最终获得动态再结晶更加充分的晶粒组织,系统研究了搅拌摩擦加工Al-Mg-Sc-Zr合金的微观结构演变、合金的显微硬度以及超塑性能,重点探究了合金的超塑变形行为及其变形过程中的二次应变硬化和变形机制,主要的研究内容和结论如下:（1）研究了搅拌摩擦加工以及改变搅拌摩擦加工参数后合金的组织演变及硬度分布规律。搅拌摩擦加工后得到了发生动态再结晶的等轴细晶组织,加工区可分为搅拌区、热机械影响区、热影响区和母材区,其中搅拌区受到剧烈的机械搅拌和热循环的影响发生动态再结晶。改变搅拌摩擦加工参数,随着速比因子和热输入的增加,搅拌加工区面积增加,晶粒尺寸逐渐增大,动态再结晶进行得更加充分;600rpm-100 mm/min下,搅拌摩擦加工后搅拌区硬度（74.6 HV）高于挤压板材硬度即母材区硬度（67.1 HV）。改变搅拌摩擦加工参数后硬度峰值随速比因子和热输入的增加整体呈逐渐下降的趋势。（2）研究了搅拌摩擦加工及改变搅拌摩擦加工参数对合金超塑性能的影响。搅拌摩擦加工参数为600 rpm-100 mm/min的拉伸样品在400℃～500℃,3×10-3 s-1～3×10-1 s-1的拉伸条件下都产生了均匀的变形,在475℃、10-2 s-1的最佳拉伸条件下获得了1850%的高应变超塑性;通过优化搅拌摩擦加工参数,参数为400 rpm-100 mm/min的拉伸样品在475℃、10-2 s-1的拉伸条件下延伸率突破了2500%,表现出一种优异的高应变速率超塑性。（3）探究并分析了合金超塑性变形过程中的二次应变硬化现象以及变形机理。各搅拌摩擦加工参数下拉伸变形过程中产生的二次应变硬化,表现出随应变的增加流动应力不断增加,主要归因于拉伸同时期的晶粒生长行为,将弥补和改善超塑成型后期应力的软化流失,具有较高的工程应用价值;基于本构方程、晶粒长宽比、孔洞生长机理、断口及其侧面形貌的分析,各搅拌摩擦加工参数下材料的超塑性变形机理均以晶界滑移为主。