传统通过强变形获得的超细晶具有较高的强度，但韧性较差。本实验通过机械热处理方法对常规5083铝合金材料进行了晶粒细化，并在此基础上通过叠轧技术制备出晶界间距达到亚晶尺寸的单层亚晶组织，并通过低温退火诱导晶界迁移制备出性能良好的超细晶铝合金材料。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、光学显微镜对获得的铝合金微观组织进行表征，讨论组织的形成及演变过程。对超细晶材料的力学性能进行了测试（包括显微硬度、拉伸性能），结合微观组织及拉伸测试后形成的断口组织形貌对多尺度超细晶材料的力学性能进行了深刻研究。通过光学显微镜对常规轧制热处理铝合金组织进行表征，确定了轧制量80%试样300℃保温0.5h晶粒尺寸约为10um。运用TEM对叠轧试样进行分析，发现经过200℃进行2次叠轧后，晶粒组织拉长，部分区域依然保持等轴晶，位错密度较高；叠轧次数达到5次时，获得了单层亚晶组织，极少数区域发生几何再结晶，晶粒内部位错密度极高，叠轧次数达到6时，单层亚晶组织更薄，甚至达到0.1μm，更多区域出现几何再结晶现象。在不同温度下对叠轧试样进行退火，在200℃时随着保温时间的加长，出现等轴晶晶的数量越来越多，但仍有相当一部分保持着原有形貌，等轴晶尺寸小于0.3μm；225℃时更多区域出现等轴晶，并且晶粒长大，单层亚晶宽化，晶粒尺寸小于0.5μm；随着温度进一步升高，硬度急剧下降，250℃时硬度下降到100HV，300℃时硬度降为80HV。在叠轧过中处理试样表面时，强烈的摩擦是的表面获得了一层纳米晶，由于氧化铝的强烈钉扎作用使得这些纳米晶在低温退火过程中依然保持着原有形貌没有长大趋势。