张帅，王进*，高波,2，杨瑞琛

（1.青岛理工大学 机械与汽车工程学院，山东 青岛 266000；2.首尔大学 材料科学与工程学院，首尔 08826）

纯铜具有较高的导热性和导电性，是工业生产的良好选择，在电子和光学领域得到了广泛应用[1]。但纯铜的强度和耐磨性较差。目前，各种技术被用于提高纯铜强度，包括细化晶粒、累积辊焊（ARB）和喷射成形。搅拌摩擦加工（FSP）是基于搅拌摩擦焊（FSW）原理的一种大塑性变形（SPD）技术[2]。在FSP 中，搅拌针和轴肩与工件之间的强烈摩擦可以提高试样的温度，有助于动态再结晶（DRX）[3]，也可以有效地均匀化和细化微观组织，提高力学性能[4]。为了生产晶粒细、力学性能优异的大块合金，需要减少热输入[5]。

在材料科学领域，细化晶粒已经成为了一个重要的研究方向[6-8]。Takata 等[9]通过ARB 制备了晶粒尺寸约为200 nm 的超细晶粒微结构，显著提高了大块材料的强度。Xie 等[10]研究表明，在转速为 400～800 r/min、横移速度为50 mm/min 条件下，可获得3.5～9 μm 的细晶铜焊缝。Hofmann 等[11]证明了浸没搅拌摩擦处理（SFSP）可以提高冷却速度，进而减小晶粒尺寸。Xue 等[12]研究发现，在外加水冷却条件下，采用搅拌摩擦处理（FSP）可以获得组织均匀、力学性能优异的超细晶（UFG）块状材料。Darras 等[13]研究发现，FSP 可以产生超细、均匀的晶粒结构，并且峰值温度、加热和冷却速度在控制最终晶粒结构和加工材料力学性能方面起着至关重要的作用。

在FSP 中，搅拌针转速和进给速度是产生热量的主要工艺参数[14]。为了有效控制加工温度，Cartigueyen等[15]在FSP 时、低热量输入条件下选用较低转速（250～500 r/min），获得了较小的晶粒尺寸，但加工后的样品存在隧道状缺陷。……