搅拌摩擦加工作为一种新型的固相加工技术,利用搅拌头与工件表面高速摩擦产热使金属材料塑性变形,用于改善材料缺陷,也用于制备金属基表面复合材料。铝合金作为现代工程和高新技术发展的重点材料之一,在铝合金表面添加增强颗粒制备具有铝合金良好强度,易成形等特点,又具有增强颗粒高强、高模等特点的金属基表面复合材料已经成为热门研究方向。本文选取5083铝合金为基材,二氧化锆（ZrO₂）为增强颗粒,利用搅拌摩擦加工技术制备ZrO₂/Al5083表面复合材料,研究FSP工艺参数对表面复合材料宏观成形、力学性能和微观组织的影响。采用维氏硬度计和万能拉伸试验机分析表面复合材料的显微硬度和拉伸性能;采用光学显微镜OM、扫描电子显微镜（SEM+EDS）和X-射线衍射仪（XRD）等现代表征手段,对表面复合材料微观组织和ZrO₂纳米颗粒分散性进行研究,得到以下研究结果:利用FSP技术可以成功地制备出ZrO₂/Al5083表面复合材料。较高旋转速度、较低加工速度和多道次加工会导致表面复合材料飞边变多,但能改善内部组织孔洞缺陷,且ZrO₂纳米颗粒均匀分散。当旋转速度为800rpm,加工速度为50mm/min和4道次加工时,获得的表面复合材料成形较好。添加ZrO₂纳米颗粒显著提高ZrO₂/Al5083表面复合材料的显微硬度,较高旋转速度、较低加工速度和多道次加工有利于显微硬度提高且分布变化平稳,其搅拌区前进侧的平均硬度最高可达110.6HV。与母材相比,表面复合材料中搅拌区后退侧和搅拌摩擦边界区处的显微硬度却降低。ZrO₂/Al5083表面复合材料抗拉强度均低于母材,较高旋转速度、较低加工速度和多道次加工有利于提高其抗拉强度。当加工速度为50mm/min和4道次加工时,旋转速度为800rpm的抗拉强度（308MPa）较好可达母材94%,延伸率为9.57%;旋转速度为1000rpm的抗拉强度（315MPa）最好可达母材96%,但延伸率为8.89%。此外,ZrO₂/Al5083表面复合材料的断裂机制为韧性断裂和ZrO₂纳米颗粒与铝基体结合界面的撕裂。成形较好的ZrO₂/Al5083表面复合材料中组织良好无缺陷,搅拌区前进侧ZrO₂纳米颗粒弥散均匀分布,且没有生成新的物相;搅拌区后退侧没有ZrO₂纳米颗粒;搅拌摩擦边界区晶粒发生弯曲变形,部分母材区晶粒粗化。