En general, las aleaciones de magnesio AZ31 tienen una mala capacidad de formación cerca de la temperatura ambiente. Este material, con granos ultrafinos, suele exhibir una excelente superplasticidad a alta temperatura. Por lo tanto, la preparación de materiales con microestructuras adecuadas para obtener la superplasticidad es un objetivo importante. En este estudio, se aplicó el proceso de FSW (Friction Stir Processing) de doble cara en la aleación AZ31Mg para obtener una microestructura con granos ultrafinos. Se elaboró el efecto del FSW en la microestructura y el mecanismo de evolución de la microestructura. Mientras tanto, se estudiaron de manera sistemática y comparativa los efectos de los parámetros de deformación, la temperatura y la tasa de deformación en el comportamiento de flujo y la superplasticidad de la unión. Se encontró que la microestructura en el centro de la unión con FSW de doble cara podía obtener granos mucho más finos con un tamaño de grano promedio de 9.6 m en comparación con los materiales laminados (25.9 m). Los resultados de la deformación a alta temperatura mostraron que la elongación óptima (446%) se logró con una temperatura de deformación de 450 grados C y una tasa de deformación de 0.0003 s-1, que fue mucho mayor que la elongación a temperatura ambiente (20.8%). Se elaboró el mecanismo de los parámetros sobre el comportamiento de deformación de las muestras de unión.