铸造合金是工业生产中应用最为广泛的一类构件。受工艺限制，铸造组织通常比较粗大，还伴有缩孔、缩松、夹碴等缺陷，特别是一些大尺寸、高性能要求的铸件常因为轻微的缩孔/缩松缺陷而直接报废。在不改变工件外形尺寸的条件下，实现其组织的细化、致密化、均匀化一直是行业追求的目标。

　　该研究对铸造合金进行FSP组织重构，发现FSP能有效消除铸造组织中的孔洞、缩松等缺陷，显著细化晶粒组织，破碎粗大第二相并使其溶解到基体中，实现组织的细化、致密化、均匀化及第二相的部分/全部溶解，使材料性能显著提高。这种作用广泛适用于铝、镁、铜等铸造合金。比如，对于Al-Si铸造合金，FSP后拉伸强度、延伸率、疲劳强度较母材分别提高了77%、1100%、145%；对铸造NiAl青铜，FSP不仅改善力学性能，还使其腐蚀性能、空蚀性能显著提高；对镁合金，FSP可实现粗大第二相的基本溶解，形成细晶过饱和固溶体，通过后续时效形成弥散强化细晶结构，进一步提升性能，这突破了铸造镁合金需长时高温固溶处理导致氧化严重、晶粒粗化的不足。由此建立了不改变铸件尺寸和形状、提高其性能的“FSP（+ 时效）”革新工艺。需要指出，FSP在短时间内实现铸造组织均匀化与第二相溶解，表明FSP过程中发生了元素的快速扩散，但其内在机理一直不明确。该研究以Mg-Al合金为例，对其扩散过程进行理论计算，发现当FSP把100μm的粗大晶粒细化到1μm时，Al溶质原子完成扩散所需时间从37小时（Mg-Al合金的典型固溶时间）显著缩短到13秒；此外，由剧烈塑性变形所导致的“体扩散”向沿位错的“管扩散”机制转变，使扩散速率提高3个数量级，结合这两个因素，合理解释了在FSP十几秒的瞬间高温下第二相的快速溶解现象，阐明了FSP过程中元素快速扩散的机理。

　　详细内容请参考文献Acta Mater. 57 (2009) 4248-4260;Scripta Mater. 56 (2007) 397-400;Scripta Mater.61 (2009) 568-571;Mater. Sci. Eng. A 524 (2009) 119-128; Corrosi. Sci 52 (2009) 119-128。