铝基表面复合材料结合了铝基体和表面增强体各自的优良性能,扩大了铝合金材料的使用范围,目前在工程应用和科学研究领域得到广泛关注。搅拌摩擦加工(FSP)作为一种新型加工技术适用于材料表面改性,它可以有效抑制颗粒与基体间的界面反应,避免金属间化合物的生成。本文研究利用特制搅拌头搅拌摩擦加工制备添加不同比例增强体的铝基表面复合材料层,试验设定参数后进行六道次加工,加工过程中对特征点热循环和焊接扭矩实时监控和记录,并进行复合材料层组织表征和力学性能测试分析。研究结果表明,FSP过程试验板焊接扭矩和特征点热循环温度变化受道次及添加增强体影响。宏观成型4道次FSP后,表面成型质量明显变好,且AlN颗粒单相增强成型质量优于ZrB2单相和AlN+ZrB2双相复合颗粒增强。SEM结果显示,ZrB2增强颗粒在FSP后发生了破碎,AlN增强颗粒在后退侧颗粒密度高,通过XRD对混合增强复合材料层进行物相分析,发现增强颗粒ZrB2和AlN均未与基体发生原位反应。AlN、ZrB2和AlN+ZrB2颗粒增强试样的抗拉强度、伸长率较母材均有所下降,其中AlN增强颗粒的复合材料层,抗拉强度较母材下降了 29.3%,下降幅度最大;ZrB2单相增强和微米级50%ZrB2+50%AlN混合增强的伸长率下降最大,达到11%左右。断口分析表明,经6道FSP后,复合材料层拉伸试样断裂机制以脆性断裂为主,单相和复合颗粒增强复合材料层硬度均有所提高,但相邻位置硬度值浮动较大。添加ZrB2复合材料层磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损共同作用,添加AlN磨损量较少,则主要以磨粒磨损为主。