表面机械研磨技术是一种利用钢球的不断撞击材料表面引起大塑性变形并诱导表面粗晶细化来制备出梯度结构材料的一种新工艺。通过这种处理材料表面晶粒细化,心部继续保持原有的粗晶态,形成了连续过渡的梯度结构,这种特殊的结构对材料的表面性能及材料的整体性能都有着很大影响,这使得表面机械研磨工艺成为一种极具发展前景的改善材料性能的方法。本文选取AZ31B镁合金作为实验对象,对其表面进行机械研磨处理,具体探究影响AZ31B镁合金表面机械研磨效果的影响因素如处理的时间、板材的厚度、钢球的撞击能量以及处理的温度。并利用光学显微镜、X射线、原子力显微镜对处理后的样品进行表征,同时测量处理后样品的拉伸性能、截面硬度、电化学腐蚀性能和热稳定性。实验表明：AZ31 B镁合金经过室温表面机械研磨处理后表面形成了细化的晶粒,随着处理时间的增加晶粒尺寸逐渐减小最后趋于稳定,晶粒尺寸从表层到心部逐渐增大,最后与退火粗晶保持一致。整体截面在深度方向上晶粒大小呈梯度分布。晶粒细化层的厚度随处理时间的增加而增大。同时,样品截面上显微硬度的分布与晶粒大小的分布保持一致,梯度结构依然符合霍尔佩奇关系。这种形变诱导的梯度结构在200℃以下具有一定的热稳定性,温度超过200℃晶粒就会长大而失去表面机械研磨的效果。这个梯度结构的产生会提升材料的综合力学性能,使样品强度提升并保持相对较好的塑性。力学性能受梯度结构所占比例的影响,板材厚度过小时,撞击引起的变形导致整体硬化阻碍了晶粒细化的效果,最终造成不好的力学性能,样品强度低塑性差；而当板材过于厚时表面层晶粒细化效果明显但由于梯度结构层所占总体比例不高,强度的提升较为有限。当这个比例在2.8%-7.6%时,材料的综合力学性能较好,在超低温度下对样品进行处理依然可以获得表面梯度结构,并且晶粒细化程度高、速度快,主要是由于液氮的加入有效消除了由于撞击引起的发热,从而抑制了回复和再结晶,同时超低温也使得镁合金主要以孪生方式变形,说明了孪晶是表面晶粒细化的重要条件。利用质量较小的钢球对样品进行表面机械研磨处理,样品表面层硬度提升较小同时梯度结构层厚度较薄,说明梯度结构产生的必要条件就是撞击时具备较大的能量来产生高的应变速率；处理后的样品电化学腐蚀性能都不好,主要是由于镁合金自身不能发生钝化,细晶以及丰富的晶界具有较高的活性,表面的残余应力和元素扩散等原因导致。