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AZ31镁合金作为目前应用较为广泛的变形镁合金,在汽车轻量化方面具有极大的应用前景,而搅拌摩擦加工作为一种固相连接工艺,为镁合金的应用及研究奠定了良好的理论基础。目前有关镁合金搅拌摩擦加工的研究一般是在不同的搅拌工具、压下量和倾斜角度下,分别讨论单一或几个工艺参数下材料的组织和性能,使得实验结果难以统一,给组织和性能的分析带来复杂性。因此,本文选用AZ31镁合金作为研究对象,采用了相同的搅拌工具、压下量和倾斜角度,只改变旋转速度n和前进速度V这两个工艺参数,在旋转速度为1200-1600r/min,前进速度为200-400mm/min的范围内系统全面的探究了搅拌摩擦加工时工艺参数的变化对加工区组织和性能的影响。得到的主要结果如下:(1)金相显微组织研究表明:焊核区为细小均匀的等轴晶组织,在ND方向晶粒尺寸从上到下逐渐减小;热机械影响区的组织不均匀,晶粒大小不一;热影响区晶粒发生了明显的长大。当前进速度一定,旋转速度增加时,焊核区、热机械影响区和热影响区的平均晶粒尺寸变大;而当旋转速度一定,前进速度增加时,焊核区、热机械影响区和热影响区的平均晶粒尺寸变小。(2)对不同工艺参数下材料组织和织构的演变规律研究表明:在ND方向,轴肩影响区(SFZ)表层有一层薄区,其晶体取向与SFZ中部存在明显差异,当旋转速度为1600r/min,前进速度为300mm/min时,晶体取向的差异最大,且表层的晶粒最为细小。在ND方向,当n/V增加时,SFZ表层的晶粒尺寸变大,在<0001>方向上的晶粒越来越多,小角度晶界比例减小,晶粒c轴与TD方向垂直,从ND向WD方向移动;SFZ中部的晶粒尺寸变大,且大部分晶粒在<01-10>或<-12-10>方向上,小角度晶界比例增加,晶粒c轴与TD方向垂直,没有发生明显的偏转;搅拌区(SZ)晶粒尺寸增大,晶体取向基本都在<0001>方向上,晶粒c轴与TD方向垂直,从ND向WD方向移动,小角度晶界比例增加;漩涡区(SWZ)的晶粒尺寸不断增大,晶体取向基本一致,都在<01-10>或<-12-10>方向上,小角度晶界比例增加,晶粒c轴与TD方向垂直。在TD方向上,当n/V增加时,前进侧热机械影响区在靠近搅拌区一侧材料的晶体尺寸不断增大,晶体取向有所差异,小角度晶界比例增加;后退侧热机械影响区在靠近搅拌区一侧材料的晶体尺寸有所增大,晶体取向主要在<01-10>和<-12-10>方向上,同时夹杂少量<0001>方向的晶粒,小角度晶界比例增加。从TMAZ到SZ晶粒c轴都有向ND方向倾转的特征,且当n/V增加时,c轴的倾转更厉害。(3)通过硬度试验可知:在不同工艺参数和试样横截面的不同层面上,硬度曲线总体上都呈“倒V”形,在搅拌区中心硬度值最高。当前进速度一定,旋转速度增加时,搅拌区中心的显微硬度有所降低;而当旋转速度一定,前进速度增加时,搅拌区中心的显微硬度逐渐变大。通过拉伸试验可知:与母材相比,经过FSP后材料的屈服强度、抗拉强度以及延伸率均有所下降。旋转速度为1600r/min,前进速度为300mm/min的拉伸样的抗拉强度和延伸率最好。在不同的工艺参数下,拉伸样的断裂位置都在前进侧的热机械影响区附近。除了旋转速度为1400r/min,前进速度为300mm/min的拉伸样断口为“＞”形,其他拉伸样断面与TD方向都约成45°。试样的断口存在大量的撕裂棱和细小韧窝,以及一些解理面,属于混合型断裂断口。