搅拌摩擦焊（FSW）是1991年英国焊接研究所发明的新型固相焊接技术，具有节能环保、优质高效等优点，并在航空、航天、轨道交通等领域快速获得应用。基于FSW原理发明的搅拌摩擦加工（FSP）技术可以进行局部缺陷修复、材料改性和复合材料及超细晶材料的制备等，引起了广泛的关注。尽管FSW/FSP的研究已取得重要进展并且FSW已取得广泛的工业应用，但对FSW接头缺陷控制、性能预测、工艺优化等关键问题的理解明显滞后于其工业应用的步伐，研发大多停留在“试参数”阶段，质量控制成为制约其发展的主要瓶颈，与此相关联的一些基本科学问题仍有待澄清。

　　针对上述现状，课题组紧扣材料流动与温度交变这一FSW/FSP核心问题，结合实验与数值模拟，深入研究材料流动、组织演变和元素扩散/反应的机制，以提出调控组织与力学性能的新思路，建立相关理论模型和预测方法。主要开展的研究内容有：（1）以人工氧化膜示踪法结合数值模拟对FSW过程材料流变机理进行深入研究，以实现典型特征微观结构的定量预测，为工艺优化提出原理性指导；（2）采用商业软件及自主研发的软件对材料流变场、温度场和残余应力/应变场进行高精度模拟仿真，为实验参数选择及工艺优化提供借鉴；（3）通过对FSW/FSP过程中各阶段微观组织的细致观察，深入理解晶粒细化机制及动态再结晶行为；（4）研究大塑性变形和热联合作用下典型沉淀强化铝合金、镁合金在FSW/FSP过程中强化相快速溶解及元素加速扩散/反应机制；（5）针对FSW接头实际服役工况，模拟复杂服役条件下接头的响应机制及残余应力的影响。