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镁合金作为在实际工程应用中最轻的金属材料,可以满足我们对轻量化的诸多要求。镁合金性能和加工水平的提高已成为我国重大研究课题之一,降低镁合金的晶粒尺寸、得到均匀的组织、改善第二相的形态与分布都是我们所迫切需要的。但像挤压、轧制和冲压等传统塑性加工技术可以一定程度上降低晶粒尺寸,但其减小晶粒尺寸的幅度有限,而搅拌摩擦加工（Friction Stir Processing,FSP）作为一种大塑性变形技术,为改善镁合金塑性、大幅度细化晶粒、改善第二相的形态与分布提供了一种新的途径。与其他大塑性变形技术相比,FSP技术不仅能获得微米甚至亚微米级的微观组织,而且有工艺简单,不需额外热输入量,基本不会使工件尺寸发生变化等诸多优点,是一种可广泛应用、有光明前景的加工技术。本课题以Mg-4.3Al-0.7Zn合金为研究对象,研究了不同FSP参数对加工缺陷、微观组织、织构演化及力学性能的影响,并建立了加工参数与搅拌区（Stir zone,SZ）晶粒尺寸间、晶粒尺寸与硬度、屈服强度间的联系,为镁合金搅拌摩擦加工的工艺—组织—性能体系提供了参考。并且,以往研究FSP镁合金组织演变仅仅聚焦在搅拌区上,缺少对各个分区的详细认知,而本文研究了 FSP后不同分区的微观组织、晶粒取向和力学性能差异,分析了不同塑性变形机制在不同区域、不同方向的开动情况,进而解释其对拉伸性能的影响。得出的主要结论如下:（1）研究了搅拌摩擦加工过程的温度场分布。发现到加工起始点的距离不同,搅拌区的峰值温度并不相同,且用公式T/T0=0.6061×（ω2/v104）0.0446估算FSP过程中搅拌区的峰值温度更接近实际值。（2）探索了搅拌区平均晶粒尺寸的变化规律。发现FSP能有效地细化晶粒,母材（Basic metal,BM）晶粒尺寸为47μm,FSP后搅拌区发生充分的动态再结晶,800/60时SZ晶粒尺寸减小至3.35 μm。并且,降低转速、提高行进速度都会使晶粒尺寸变小,在不同加工参数下晶粒尺寸都满足随ω2/（v× 104）的增大而增大。用公式lnd=10.8-0.33Z估算搅拌区晶粒尺寸更接近实际值。（3）讨论了搅拌摩擦加工的织构演变。发现在不同区域、相同区域的不同位置形成的织构都不尽相同。随着距加工上表面的距离增大,SZ晶粒的c轴与PD方向呈一定角度变化,且{0001}基面的团状织构有逐渐离散化的趋势,织构强度也逐渐降低。SZ的{0001}基面织构沿搅拌针表面环绕排布,这与材料流动状态和应力状态直接相关。热机影响区（Thermal mechanical affected zone,TMAZ）织构呈现为热影响区（Heat affected zone,HAZ）织构向搅拌区边缘织构转变的中间状态,且TMAZ的织构与孪晶的生成有关。（4）研究了加工区域的硬度分布及不同加工参数对硬度的影响。母材平均硬度值约为60.8 Hv,FSP后SZ的硬度值最高可达74 Hv。SZ的硬度值大于BM硬度值,而TMAZ和HAZ的硬度值略低于BM硬度,但和BM硬度相差不大;且前进侧（Advancing side,AS）硬度值略大于后退侧（Retreating,RS）硬度值。提高搅拌头转速或降低行进速度,搅拌区晶粒尺寸会随之增大,使得硬度值逐渐减小,符合 Hall-Petch 关系,即 Hv=57.4+18.3d-1/2。（5）探索了 FSP后镁合金力学性能表现出的各层异性与各向异性。发现上、中、下层的力学性能差异明显,沿加工方向（Processing direction,PD）和垂直加工方向（Transverse direction,TD）拉伸的性能差异也较大。同一 FSP参数下沿TD方向拉伸试样的屈服强度和抗拉强度高于沿PD方向的,而沿PD方向拉伸试样的延伸率大于沿TD方向的。这种现象主要与晶粒取向发生变化有关,晶粒c轴与拉伸应力方向的夹角不同,理论临界剪切应力与施密特因子的比值也有所不同。（6）研究了不同FSP参数对沿PD和TD方向拉伸试样的力学性能及断裂方式的影响。发现织构、取向差角、晶粒尺寸的变化都对屈服强度的改变有明显作用,故用只含晶粒尺寸一个变量的Hall-Petch关系式讨论屈服强度是比较片面的。FSP后镁合金晶粒明显细化,但其强度值并没有提高,甚至比母材的强度低。而不同FSP参数下镁合金小角度晶界的比例、织构取向和织构强度都比较接近,这时影响屈服强度的主要因素为晶粒尺寸,细化晶粒会使其屈服强提高,符合Hall-Petch方程,沿 PD 方向拉伸满足:σ0.2=31.2+61.2d-1/2,TD 方向满足:σ0.2=34.9+75.5d-1/2。（7）探索了 FSP的较优工艺参数。Mg-4.3Al-0.7Zn合金搅拌摩擦加工的较优工艺参数应为2°倾角加工、下压量3.3mm,转速1200～1600 rpm,行进速度60mm/min。