Mg-Gd-Y-(Zn)-Zr合金作为新型耐热稀土镁合金，具有强度高、抗氧化及耐高温蠕变等特性，备受材料研究者和工业界的关注。目前，塑性加工是改善铸态Mg-Gd-Y-(Zn)-Zr合金强度和塑性的主要方法。然而，现有的塑性加工方法过程温度高、加工速度慢，且加工前需经过高温(＞500℃)长时间(＞6 h)的预固溶处理。这使得合金的生产周期长、加工成本高，而且合金会氧化。此外，稀土镁合金的超塑性还有待进一步提高。因此，亟需发展一种短流程的塑性加工方法。搅拌摩擦加工(FSP)是近年来发展的一种新型材料塑性加工技术，在铸态合金组织与性能改进方面具有简单、高效、易于获得细晶超塑性组织等特点。目前关于稀土镁合金的FSP研究还很少，研究深度还不够。　　本文对Mg-10Gd-3Y-0.5Zr（wt.％）和Mg-9.4Gd-4.1Y-1.2Zn-0.4Zr（wt.％）两种铸态稀土镁合金在广泛的参数下进行了FSP。系统研究了FSP工艺对铸态Mg-Gd-Y-Zr合金微观组织的影响，并对FSP过程中的微观组织演化过程进行了细致的分析;研究了FSP Mg-Gd-Y-Zr合金的室温和高温拉伸性能及超塑性。系统研究了FSP工艺参数对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金微观组织的影响，并探讨了影响合金中LPSO相分布的因素;深入研究了FSP Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的室温变形及超塑性变形行为。主要开展了以下几方面的研究工作:　　1)研究了FSP工艺对铸态Mg-Gd-Y-Zr合金的微观组织及时效行为的影响。FSP能同时实现粗大β-Mg5(Gd，Y)共晶相固溶和晶粒显著细化，即FSP兼具固溶处理和塑性加工的功效。FSP过程中，铸态粗晶通过连续和非连续动态再结晶而细化，β-Mg5(Gd，Y)共晶颗粒发生不同程度的破碎、溶解和偏聚。在搅拌区中心，β-Mg5(Gd，Y)颗粒溶解充分，再结晶程度高，形成了均匀的组织;搅拌区两侧的颗粒未完全溶解，晶内溶质原子分布不均匀，形成了洋葱环结构。未溶的小尺寸β颗粒在晶内成带状分布或钉扎再结晶晶界，大尺寸的β颗粒聚集并诱发再结晶形核。FSP对Mg-Gd-Y-Zr合金的时效硬化效果无影响，但会抑制峰时效时晶界相的析出。　　2)研究了FSP Mg-Gd-Y-Zr合金的室温及高温拉伸性能及超塑性。相比于母材，FSP样品的拉伸性能明显提高。时效处理后，FSP样品的强度进一步提高到424 MPa。研究表明，搅拌区的洋葱环结构对FSP Mg-Gd-Y-Zr合金的拉伸性能有重要影响。对于FSP态样品，洋葱环类似于层状组织，其条带宽度和拉伸方向的变化会影响样品的拉伸性能。对于FSP-T5态样品，洋葱环类似于均质材料，但其中少量的颗粒富集带会降低纵向拉伸的延伸率。FSP Mg-Gd-Y-Zr合金的高温拉伸性能好，在200℃的抗拉强度仍保持在400MPa以上。FSP样品在415℃和1×10-3s-1应变速率下获得最高1110％的超塑性延伸率。细晶、高比例的高角晶界和中等体积分数的β析出颗粒有利于在FSP样品中获得最佳超塑性。　　3)研究了FSP工艺对铸态Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金组织的影响机制。FSP能实现晶粒细化、β-Mg3(Gd，Y)共晶相的消除及长周期堆垛有序(LPSO)相的形成，且能实现LPSO相的多种分布:无LPSO相、LPSO相在晶内和晶界分布及LPSO相仅在晶内分布。该合金的组织对FSP局部温度和变形差异敏感，在较宽的FSP参数范围内均形成了由晶粒尺寸和LPSO相分布的变化造成的梯度组织。通过组织分析，得出LPSO相的分布主要受温度、塑性变形和冷速等因素的影响。通过两道次FSP、改变工具材料和母材状态，FSP均能得到均匀的等轴细晶组织，且均能实现LPSO相完全在晶内的分布。　　4)研究了FSP Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的室温及超塑性变形行为。对于LPSO相完全在晶内分布的FSP Mg-Gd-Y-Zn-Zr样品（晶粒尺寸～3μm），其室温抗拉强度高达380 MPa，延伸率达21.5％。LPSO相片层宽度和间距对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的拉伸性能，尤其是延伸率影响显著。室温拉伸实验和微观结构表征表明，拉伸变形初始阶段，主要是基体的基面滑移开动，位错仅局限在LPSO片层间的通道内运动。随拉伸应变增加，滑移和孪生开动，且LPSO片层也发生扭折变形。较窄的LPSO片层对孪晶的抑制作用弱，使得孪晶迅速扩展，导致样品提前断裂;而较宽的LPSO片层能抑制孪晶扩展，且通过进一步扭折促进了样品延伸率的提高。FSP样品的高角晶界比例高，具有极好的热稳定性，在350-500℃表现出高应变速率的超塑性，在425℃，3×10-2s-1下获得了3570％的超塑性，是目前报道的镁合金超塑性最高值。