搅拌摩擦加工（FSP）是基于搅拌摩擦焊提出的一种塑性加工技术。搅拌摩擦加工表面改性技术可以显著细化材料的组织晶粒，消除铸造缺陷，形成具有梯度结构和无界面的表面改性层和颗粒增强复合层，可以显著提高铝、镁、钛等轻合金表层的硬度和耐磨性，以及材料整体的强度、塑性和韧性。活塞位于发动机心脏部位，其工作质量的优劣直接影响发动机的性能好坏。作为往复运动摩擦副之一的活塞，提高其耐磨性是提高效率、延长寿命的重要途径。本文试图应用搅拌摩擦加工技术对铸铝活塞进行表面改性处理，以提高其表面硬度和耐磨性。本文着重研究搅拌摩擦加工工艺参数对铸铝合金的组织结构和组织性能的影响。首先，进行旋转速度、前进速度、工件沟槽和添加粉末等不同工艺参数的铸铝搅拌摩擦加工试验，得到不同参数下加工区组织的形态和分布以及显微硬度值分布。其次，归纳总结加工区的组织分布特点和显微硬度值分布规律，并分析其形成机理。最后，探讨搅拌摩擦加工过程中不同工艺参数对加工区组织和性能变化的作用，并进一步优化搅拌摩擦加工工艺参数。研究得出以下结论：合适的搅拌摩擦加工工艺参数可以有效改善加工各区域的组织特征，搅拌工具旋转速度过大，各区域基体组织会长大；前进速度对轴肩下压区组织影响明显，对搅拌摩擦区影响较小；加工次数增加可以明显改善添加粉末的分布，使其更加弥散和均匀化，加工区硬度有大的提升，但若未充分冷却重复加工，反而易使加工区硬度降低；添加粉末填充沟槽几何尺寸对加工区的微观特征和性能有显著影响；添加B4C粉末比添加SiC粉末的表面改性效果好，添加10μm的B4C时，组织比较弥散，粉末比较均匀，搅拌摩擦区硬度较高；添加25μm的B4C时，轴肩下压区硬度较高。