攪拌摩擦加工(FSP)是在攪拌摩擦焊接(FSW)基礎上發(fā)展起來的一種新型有效的加工技術，可用于材料微觀組織改性和新型材料制備。加工過程中，利用高速旋轉攪拌頭的攪拌和摩擦作用，使加工區(qū)材料混合破碎，并發(fā)生劇烈塑性變形和熱機循環(huán)作用，實現(xiàn)微觀結構的細化、致密化和均勻化。

　　FSP可破碎粗大枝晶組織和第二相，溶解沉淀相，消除鑄態(tài)缺陷，顯著改善金屬材料的性能。鋁鐵合金具有質輕、耐熱性好和抗腐蝕等諸多優(yōu)良性能，在航天航空領域有著廣泛的應用前景。普通熔鑄鋁鐵合金中，鐵在鋁中的固溶度很低，主要生成Al3Fe等金屬間化合物。

　　Al3Fe呈針狀或片狀，嚴重割裂基體，成為應力集中源，顯著降低鋁鐵合金的力學性能?？刂坪透纳坪F相的形態(tài)、大小和分布，能使鋁鐵合金成為實用的結構材料，提高合金性能和實際應用價值。因此，尋求有效的加工細化方法成為解決問題的關鍵。目前采用高壓扭轉和等徑彎曲等強塑性變形方法能顯著細化組織和Al3Fe金屬間化合物，增加鐵原子在鋁基體中的固溶度，提高該合金的力學性能。不過這些方法加工工序復雜，而且得到的試樣尺寸較小，因而在實際應用中受到限制。

　　FSP能有效的細化合金組織，適合連續(xù)加工制備大面積的塊狀材料，是一種很有潛力的材料細化方法。因此，本文采用FSP對普通熔鑄方法制備出的鋁鐵合金進行3道次往復加工，研究3道次加工后鋁鐵合金組織和性能的變化。

　　實驗用99.9%工業(yè)純鋁和Al-20Fe中間合金為原材料，配制含鐵3%(質量分數(shù))的Al-3%Fe合金。合金在箱式電阻爐中用石墨坩堝熔煉，經除氣和精煉后，于820℃在銅模中澆注成100mm×80mm×5mm板坯試樣。FSP實驗在改造的X5032型立式升降臺銑床上進行。攪拌頭材料為W18Cr4V，軸肩直徑為16mm，攪拌針直徑為5mm，高度為3.8mm。攪拌頭旋轉速度為1180r/min，焊接速度為47.5mm/min。對鑄態(tài)合金進行3道次往復FSP。

　　合金鑄態(tài)組織存在大量針狀Al3Fe相，尺寸約為20～50μm。經攪拌摩擦加工后，針狀Al3Fe相被破碎成長度小于1μm的粒狀，彌散均勻分布在鋁基體中。鑄態(tài)組織轉變?yōu)榈臀诲e密度的再結晶晶粒，基體中存在細小的含鐵亞穩(wěn)相。攪拌摩擦加工后，加工區(qū)的顯微硬度較鑄態(tài)區(qū)降低，但分布較均勻。加工區(qū)合金的抗拉強度稍微下降，延伸率顯著增大。攪拌摩擦加工前后，合金拉伸斷口呈現(xiàn)出微孔聚合韌性斷裂特征。加工前，韌窩呈拋物線狀的撕裂韌窩，韌窩尺寸較小而且較淺，而加工后的韌窩形貌呈等軸狀。