管棒状材料在当今具有广泛的应用,其在经历各种热过程后,往往会产生各种组织缺陷,为了获得稳定可靠的力学性能,研究改善材料内部组织结构的工艺显得非常重要。通过高温下剧烈的剪切变形工艺会使材料产生均匀细化的晶粒,组织的抗疲劳性等各项力学性能得到明显的提高,但是传统的剪切变形工艺,像等通道转角挤压(ECAP)或者高压扭转(HPT)等工艺往往较为繁琐,工序较多,本文仿照管的高压剪切装置的结构,设计了摩擦压力剪切变形装置,区别于管高压剪切,该装置能够实现不同温度下以及不同变形量下的剧烈变形,模拟摩擦热辅助旋碾变形,具有较好的实用性。通过初期的实验将试样设计成了齿形结构,以6061铝合金为研究试样,建立有限元仿真模型,通过对温度场的计算分析得到最佳转速和最佳下压速率,使试样在摩擦产热阶段得到较好的温度梯度,方便进行剪切变形。利用有限元模拟高温下的剪切变形,通过不断优化试样形状得到试样能够发生剧烈塑性形变的最佳齿数和最佳厚度,并分析了摩擦因子、旋转速度、旋转角度及扭转次数对试样成形质量及成形载荷的影响,并分析了试样剪切变形后的径向、轴向应变和应力场。研究表明,对于6061铝合金的剪切工艺适合在0.2rad/s的速度下进行剪切变形,随着扭转角度的增加,试样的应变在逐渐变大,扭转圈数最大为2圈,变形量呈现出齿根位置最大,两侧对称分布的特点。最后,对实验后的试样进行显微组织的观察和力学性能的测试,证实了模拟的可靠性及该装置的工艺可行性,为工艺优化和实际生产了提供了指导依据。