本文使用搅拌摩擦加工(FSP)技术对纯铝1060-H24、非热处理强化合金5083-H112和可热处理强化的铸态合金A356板材进行加工。　　 对纯铝1060-H24进行搅拌摩擦加工(FSP),通过调节转速、行进速度、搅拌工具尺寸、搅拌工具与工件之间的倾角和冷却方案等,使搅拌区晶粒显著细化,提高了材料的强度,并保持一定的延展性。断口分析指出随晶粒尺寸的细化,拉伸韧窝尺寸变小、深度变浅。与其它FSP参数相比,采用强制冷却和较小的搅拌工具具有更好的晶粒细化效果,这是因为强制冷却使FSP过程温度降低,变形中能够引入更多的残余位错,在再结晶过程中提供更多的形核点,同时低温也抑制晶粒长大,从而显著细化晶粒；而较小的搅拌工具则降低热输入,同样使变形温度降低,使晶粒得到显著细化。　　 对于FSP工艺获得的搅拌区组织,在研究其力学性能的时候,一般假定为均匀组织。但大量的工作指出,搅拌区的细晶组织并不均匀,而是在强塑性变形和热消散过程作用下,存在沉淀相、晶粒尺寸和织构的梯度分布。通过调节FSP工艺参数对商用铝合金5083-H112加工,获得了晶粒尺寸范围为2.7～13.4μm的细晶组织,部分样品的应力应变曲线上展现出台阶状的屈服点伸长现象,分析表明这种现象源于组织的不均匀性,样品中周期性存在的硬波纹层硬度超过其它区域太多,导致Lüders应变扩展不得不分阶段进行。拉伸测试表明平均晶粒尺寸与强度之间仍满足Hall-Petch关系。韧性分析指出,当晶粒细化达到1μm左右时将获得最佳韧性。　　 在FSP加工铸态A356合金研究中,考察了转速、行进速度、FSP道次、正反方向FSP和搭接加工等对组织演变及性能的影响。所有的结果都显示,FSP弥合铸造孔洞、破碎共晶Si颗粒、细化α-Al基体,使得材料的强度和延伸率都有显著的提高。此外,FSP促进了沉淀相的溶解,使得基体中含有过饱和的Mg原子,在随后的人工时效中以β″-Mg2Si的形式析出,从而提高样品的强度,但延伸率有所下降。单道次FSP所获得最佳强度与传统T6处理母材的强度相当,但延伸率保持10％左右；而两道次FSP样品的性能则超出母材14％,且延伸率大于10％。在疲劳测试中,FSP对强度和塑性提升的贡献及孔洞的弥合,使疲劳强度从32.5 MPa提高到90 MPa.但由于搭接加工的特点,后面道次的FSP对前面道次有热影响,导致疲劳样品的起裂位置均在平行段较早道次一方的圆弧过渡根部。　　 洋葱环结构是在FSP样品中常观察到的一种结构。作者提出一组方程来描述洋葱环结构的水平截面形态,根据方程绘出的图像与金相观察结果吻合。另外计算结果表明邻近环之间的间距等于工具每旋转一周前进的距离。通过对比搅拌区水平截面的金相与FSP工件表面的洋葱皮结构,指出两种结构具有相同的排布规律,并且都可以用提出的方程进行描述。通过对纵向切面的金相观察,讨论了洋葱环花样的组成和形成过程,并分别讨论轴肩与搅拌针对洋葱环的形成所起的作用,说明FSP变形特征是产生周期性结构的根源。拉伸后样品表面形成的形似洋葱环结构的花样更进一步说明了这种周期性分布的普遍性。