基于超声辅助搅拌摩擦加工实现结构内壁纳米化的方法，属于搅拌摩擦加工技术领域。包括：将待加工圆柱结构水平放置在夹具上且装夹固定好，将超声换能器的变幅杆垂直于圆柱结构外壁设置；选择搅拌工具，令搅拌工具垂直于水平面、无倾角，且与圆柱结构同轴线，前置轴肩随搅拌头旋转，后置固定轴肩不旋转；令搅拌头扎入圆柱结构，令超声换能器的变幅杆随搅拌头移动；待搅拌头完全进入圆柱结构内，进行预热，然后沿圆柱结构轴线方向进行加工；搅拌工具包括夹持柄、过渡段、搅拌头、前置轴肩及后置固定轴肩，夹持柄通过过渡段与搅拌头的后端固定连接，搅拌头的前端与前置轴肩固定连接；过渡段直径小于搅拌头直径，后置固定轴肩套装在过渡段外。