多道次搅拌摩擦加工制备Cu/7075铝合金表面复合材料流体行为研究

摘要

采用多道次搅拌摩擦加工的方法制备了高体积分数Cu颗粒增强7075铝合金的表面复合材料,利用电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)、背散射电子成像和硬度测试等技术,结合蒙特卡洛模拟的方法,研究了复合材料制备过程中的流动行为及增强体分布规律。研究结果表明,道次数的增加能够细化Cu颗粒尺寸以及改善颗粒分布,同时有效促进原位反应的进行,形成Cu基固溶体和Al2Cu颗粒的双重增强体系。但是由于有效界面反应面积的减少,原位反应的速率在不断减缓并逐渐平稳,说明在采用多道次搅拌摩擦加工制备高体积分数原位复合材料时,很难实现增强体的完全溶解。通过分析多道次加工过程中Cu颗粒的位置演变和材料的块状流动规律,建立了流动模型。此外,为了定量研究Cu颗粒在Al基复合材料中的分布情况,采用一种改进的最近邻指数从试验和蒙特卡洛模拟两个角度对Cu颗粒分布的均匀性进行了分析,结果显示至少需要5个道次才能确保增强体的均匀性。