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镁合金作为一种轻质化、高性能结构材料,已在很多工业产品中得到应用。采用传统焊接手段连接镁合金会导致焊接接头区域性能较差,而恒温超塑性焊接是一种新型简单的固态焊接技术,可以有效地减少传统焊接产生的气孔、裂缝和变形等缺陷。在此焊接技术中恒温超塑性压缩发挥的作用非常大,研究其变化规律可以为后续焊接试验提供指导。均匀细化的镁合金组织晶粒对后续超塑性焊接有益,因此,本文首先在240℃400℃、15min60min的范围内研究了退火温度和保温时间对AZ91镁合金内部组织的影响规律。结果显示,AZ91镁合金在320℃下保温30min,试样晶粒尺寸由原始的21.09μm细化为13.51μm,细化率为35.94%,细化效果相对较好。然后,将经过较佳退火工艺处理后的AZ91镁合金试样,在250℃450℃之间以1×10-4s-11×10-2s-1的初始应变速率压缩,结果显示,除在250℃下以1×10-2s-1的应变速率压缩时试样开裂外,其余均未发生开裂,且试样的外圆周伸长率都在149.68%以上,实现了较好的压缩超塑性。试样在超塑性压缩过程中,组织内部发生了动态再结晶,压缩后的再结晶程度晶和粒状态受初始应变速率和压缩温度共同影响。应变速率敏感指数（m）在0.160.19之间,而且随着温度升高m值也上升。基于本次试验结果,AZ91镁合金根据不同应用情景,推荐使用相应较优工艺参数。超塑性成形推荐:250℃,5×10-3s-1;较大变形量成形推荐:450℃,1×10-2s-1;超塑性焊接推荐:450℃,1×10-4s-1。最后,根据AZ91镁合金恒温压缩超塑性规律对其进行恒温超塑性焊接试验。进行恒温超塑性固态焊接时,焊接件的预处理、预压力和保温时间均保持一致,故影响焊接接头质量的因素主要为焊接温度、焊接时间和焊接应变速率。为了研究这三个因素对焊接接头强度的影响,恒温超塑性固态焊接试验被分为多因素正交试验L9（33）和单因素焊接试验。超塑性焊接试验结果表明,AZ91镁合金在预压应力30 MPa、退火温度450℃和初始应变速率1×10-44 s-1的条件下,经过14 min焊接,接头剪切强度达到51.37MPa,约为母材的41%。恒温超塑性焊接过程中焊缝处显微组织会发生动态再结晶,要避免晶粒粗大对焊接效果的不利影响。在主要影响因素中,焊接温度对接头强度的影响最大,其次是焊接时间,焊接应变速率的影响相对较小。