随着材料轻量化要求在诸多制造领域的推广,铝合金材料的应用越来越广泛,但传统基于熔化/凝固堆积的增材制造方法制备的铝合金晶粒粗大、气孔多、力学性能差。搅拌摩擦增材制造技术是基于搅拌摩擦焊接技术发展而成的一种固相增材制造技术,特别适用于铝合金等轻金属材料的大型整体结构件制造,但关于这项技术的研究还非常匮乏。本文采用搅拌摩擦增材制造的基本理论,自行设计搅拌工具和夹具对2024高强铝合金进行了增材制造实验,研究了工艺参数对成形质量的影响,并对成形的特征和成形样件的性能进行了研究分析。本文主要研究了以下内容:首先,研究了搅拌摩擦增材制造过程中材料连接的基本原理,分析了成形过程中容易产生的缺陷类型和缺陷的形成原理,规划了一种实现搅拌摩擦增材制造的具体方法,并对此方法的具体成形过程进行了分析。然后,通过改变单一参数的方式进行实验,研究了工艺参数对成形的影响。发现行进速度v和搅拌工具转速n对成形质量的影响非常明显;下压量h对成形质量的影响较小;倾斜角α是一个控制缺陷的重要参数,但是采用倾斜角会增加成形过程的控制难度并提高设备的成本,可以通过采用重复搅拌的方式来代替倾斜角保证无缺陷成形。最终得到一组理想的工艺参数n=1000 r/min、v=300mm/min、h=0.2mm、α=0。最后,采用优化后的工艺通过重复搅拌的方式进行单道、单层和多层成形试验,均通过控制成形过程得到了完全致密无缺陷的样件。观察样件的微观组织结构发现搅拌后的晶粒均为细小均匀的等轴晶,搅拌核心区的平均晶粒尺寸约为9.4μm远小于母材的150μm;力学性能测试结果显示不同方向上的样件强度存在一定差异,平行于成形方向的力学性能要优于垂直于成形方向;成形件的延伸率与母材相比得到了很大的提升,平行、垂直成形方向分别达到了31.05%、25.75%,为母材的2.14倍和1.77倍。