搅拌摩擦加工（Friction Stir Processing,FSP）技术是一项新型的强塑性变形技术,在加工过程中可同时实现材料微观组织的细化、均匀化和致密化,可提高材料的综合强塑性能。本文分别以不可热处理强化AZ31镁合金和可热处理强化AZ80镁合金为研究对象,采用FSP技术制备出细晶AZ31和AZ80镁合金,系统研究了晶粒尺寸和晶粒取向对FSPAZ31镁合金室温/高温拉伸和低周疲劳变形行为和机制的影响,以及FSP AZ80镁合金超塑性变形行为及机理,主要研究结果有:FSP AZ31镁合金搅拌区（SZ）和热机械影响区（TMAZ）呈现晶粒细化和晶粒择优取向特征。降低转速可细化晶粒,从而提高FSP AZ31镁合金的显微硬度和拉伸强度。但转速对晶粒取向影响较小。软取向导致室温拉伸断裂位于前进侧的SZ和TMAZ区的交界区（SZ/TMAZ-AS）。拉伸断口为微孔聚合和准解理混合断裂,基面位错滑移为主要变形机制。在非对称加载低周疲劳（LCF）变形过程中,母材（BM）和FSP AZ31镁合金的滞后环均为对称形状,表明基面位错滑移是LCF疲劳变形的主要机制。在所有应变幅值下,最大拉应力均大于最大压应力。与BM相比,晶粒的软取向是导致FSP AZ31镁合金疲劳寿命降低的主要原因。与静态拉伸断裂位置相同,疲劳断裂都位于SZ/TMAZ-AS区。BM和FSP AZ31镁合金的LCF疲劳行为符合Coffin-Manson和Basquin模型。降低转速引起的晶粒细化可提高LCF疲劳寿命。晶粒尺寸和晶粒取向对FSP AZ31镁合金室温变形行为的影响为:沿PD方向变形时的主要机制是位错基面滑移,拉伸孪生协调变形。样品具有良好的加工硬化性能和高的延伸率;沿TD方向变形时的主要机制是位错基面滑移和柱面滑移,延伸率较低。晶粒细化导致加工硬化率降低,但对加工硬化第三阶段的动态回复影响较小。初始加工硬化速率和饱和应力的比值与均匀延伸率符合幂函数关系。FSP制备的AZ31镁合金均匀延伸率高达32%,表明FSP是一种制备室温高塑性镁合金的方法。晶粒尺寸、晶粒取向和温度对FSP AZ31镁合金高温变形行为的影响为:FSP AZ31镁合金的屈服强度（YS）和抗拉强度（UTS）随着温度（250-350℃）的升高而降低;沿TD方向变形时的YS和UTS高于沿PD方向变形时的对应值;低温（250℃、300℃）条件下,TD方向拉伸时的延伸率低于PD方向拉伸时的延伸率,但随着温度的升高,延伸率差值逐渐减小。与室温变形行为相同,FSP AZ31镁合金在高温变形时同样表现出细晶强化行为,但强化效应随着温度的升高而减弱。与FSP AZ31镁合金相比,FSP AZ80镁合金SZ区的织构组份相似,但织构强度减弱。当温度为350℃,应变速率为3×10-4 s-1时,FSP AZ80镁合金的最大延伸率达到606%。在低温、高应变速率(300℃,3×10-3 s-1),或高温、低应变速率(400℃,1×10-4 s-1)条件下,FSP AZ80镁合金的应变速率敏感性指数小于0.3,未呈现出超塑性。晶粒长大和β-Mg17Al12相粗化是导致超塑性降低的主要原因。晶界滑移是超塑性变形的主要机制。