搅拌摩擦加工（Friction stir processing,FSP）是以搅拌摩擦焊（Friction stir welding,FSW）技术为基础发展起来的新型塑性加工技术。FSP已在细晶制备、复合材料制备、非均质材料改性、原位反应合成等方面得到应用。本文选择Al-Fe和Al-Fe₂O₃体系为研究对象,通过真空热压和FSP制备原位复合材料,探索热-力耦合条件下,原子的扩散规律,并研究原位复合材料制备参数的变化对组织和性能影响。通过粉末冶金、锻造和FSP方法制备Fe₂O₃质量分数分别为5%、10%、20%的Al-Fe₂O₃复合材料和Fe质量分数为5%的Al-Fe复合材料。通过XRD、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等表征手段对复合材料进行观察。结果表明,X射线衍射（XRD）实验结果表明金属间化合物Al₁₃Fe₄仅在锻造态Al-20Fe₂O₃复合材料中少量生成,而该化合物未出现在其它锻造态复合材料中。经过多道次FSP后的Al-5Fe复合材料的金属原子被激活,并发生反应生成Al₁₃Fe₄。单道次、低转速FSP便可促使Al-5Fe₂O₃、Al-10Fe₂O₃复合材料的Al₁₃Fe₄生成,锻造态Al-20Fe₂O₃复合材料含有一定量的Al₁₃Fe₄相,该相随FSP热输入增加而增多。FSP能有效地激活原位反应,促进Al-Fe及Al-Fe₂O₃复合材料形成金属间化合物。对比退火及FSP后Al-5Fe₂O₃复合材料的微观结构发现FSP所导致的Al原子迁移明显高于退火所导致的Al原子迁移。计算表明,Al原子在FSP过程中扩散速率是退火过程中扩散速率的10⁴倍。因此,FSP能快速激活原位反应。FSP可明显优化Al-Fe及Al-Fe₂O₃复合材料力学性能。锻造态Al-10Fe₂O₃复合材料室温最大抗拉强度为124 MPa,经过3道次的FSP后抗拉强度提高至298 MPa。锻造态Al-5Fe₂O₃在300℃环境中最大抗拉强度为65 MPa,3道次的FSP样品最大抗拉强度提高到96 MPa,与纯Al（18 MPa）相比性能大大提高