攪拌摩擦加工是一種新型的SPD技術，其原理與FSW相同，只是加工的對象不是待焊工件面而是一個整體板材。在FSP過程中，材料在較大的應變速率下獲得劇烈塑性變形，從而通過動態再結晶獲得細晶組織。以往的研究對AZ31鎂合金FSP過程中的組織轉變比較多，而對攪拌區再結晶細晶材料的力學性能，特別是拉伸力學性能的認識仍有待深入。本文對4mm厚AZ31鎂合金板材進行FSP試驗，分析了加工參數對再結晶晶粒尺寸的影響，并對比了不同晶粒尺寸攪拌區材料的顯微硬度和拉伸力學性能。

實驗材料為軋制的AZ31鎂合金板材，其成分（質量分數，%）為：2.57Al，0.84Zn，0.32Mn，0.03Si，0.003Cu，0.006Fe。試板尺寸200mm×130mm×4mm。FSP在國產FSW-RT31-003型攪拌摩擦焊機上進行。采用帶有螺紋的錐形攪拌針，其根部直徑3mm，長3mm。攪拌頭的軸肩直徑12mm，軸肩圓臺內凹。加工速度為100mm/min，主軸旋轉速度為500～1500r/min。加工方向平行于板材的軋制方向，保持攪拌頭與焊機主軸的傾角為2°。

AZ31鎂合金板材經過FSP后得到了細小均勻的等軸晶，平均晶粒尺寸隨著主軸旋轉速度的增加而增大。當主軸轉速為500r/min時，晶粒尺寸最小，為2.2μm。與母材相比，攪拌區細晶材料的顯微硬度得到提高，平均晶粒尺寸越大，顯微硬度值越低。攪拌區細晶材料的抗拉強度均低于母材，但伸長率得到提高。主軸轉速為500r/min時攪拌區材料有孔洞產生，孔洞是造成該試樣抗拉強度和伸長率均較低的主要原因。

(關鍵字：鎂合金 AZ31鎂合金 攪拌摩擦加工)