本文选用含长周期堆垛有序结构（Long Period Stacking Ordered，LPSO）的Mg-Gd-Zn-Zr合金为研究对象，采用一种新的加工方法——搅拌摩擦加工（FSP），对三种不同状态的Mg-Gd-Zn-Zr合金进行了FSP处理。研究结果表明，对于铸态Mg-Gd-Zn-Zr合金，不同的FSP参数可以得到不同的加工质量。当搅拌头的旋转速度为600rpm时，进给速度越大，“条虫状”加工缺陷的尺寸越小，进给速度为180mm/min时可以获得无加工缺陷的组织。对参数600rpm-180mm/min下FSP处理后的组织进行分析后发现，FSP可以有效地细化晶粒，晶粒尺寸从铸态的54μm减小到大约4μm，力学性能显著提高。但是FSP加工后获得了不均匀的组织，主要分为轴肩作用区和搅拌针作用区。其中轴肩作用区晶粒尺寸较大，屈服强度较低，但延伸率较大；而搅拌针作用区则晶粒尺寸较小，屈服前度较高，但延伸率较低。此外，两个区域的晶粒取向也有所差异。轴肩作用区的织构较强，晶粒取向大部分与拉伸方向呈一定角度；而搅拌针作用区的织构较弱，晶粒C轴大部分近似于垂直于上表面；而搅拌针作用区的织构较弱，晶粒C轴主要垂直于搅拌针表面，但是分析其斯密特因子却发现当挤压方向平行于ND，沿{0001}<11-20>滑移方向的斯密特因子相差不大。LPSO在晶粒内部主要以两种状态存在，一种完全贯穿于晶粒，另一种只在晶界周围形成。因此，对于含LPSO结构的晶粒来说，再结晶可能以两种方式进行，第一种方式是再结晶小晶粒在不含/含很少的LPSO地方形核，然后在小晶粒长大的过程中LPSO逐步消失，直到再结晶完全；另外一种方式则是在含LPSO结构的晶粒内形成扭折带，在扭折带的边界形核，然后长大。通过分析其再结晶行为，可以发现晶内层片状LPSO结构对再结晶有阻碍作用。FSP作用于挤压态Mg-Gd-Zn-Zr合金后的结果表明，和挤压态组织相比，晶粒尺寸进一步细化，由之前的23μm变成1-2μm；X相明显破碎，且在焊核区分布均匀。和挤压态相比，FSP处理后力学性能明显提高。此外，不同的FSP参数可以获得不同的加工质量。固定进给速度，随着转速的增加隧道缺陷的尺寸逐渐减少；固定旋转速度，随着进给速度的增加隧道缺陷的尺寸越来越小；固定转速和进给速度，加工道次越大，组织越均匀，晶粒越细小。FSP作用于固溶态Mg-Gd-Zn-Zr合金，晶界粗大的X相明显被搅拌针破碎。由于焊核区局部温度较高、应变较大，大量X相转变成了细小的颗粒状第二相，且第二相在搅拌针的搅拌下弥散地分布于SZ区。实验结果表明，无论是在大的热输入量还是小的热输入量条件下,由于等效Holloman因子变化不大，均会发生相变现象。在后续的热处理过程中，颗粒状第二相会在短时间内转变成弥散分布的棒状X相，因此，相变是可逆的。