论文部分内容阅读
作为可热处理强化的高强铝合金，7075铝合金具有优异的力学性能、良好的成形性，但其耐磨性能差，限制了其在航空、航天及汽车等工业领域的广泛应用。本文利用搅拌摩擦加工（friction stir processing, FSP）技术在7075铝合金表面制备含SiC与MoS2添加相的复合材料层，旨在有效改善该合金表面的摩擦磨损性能，而不影响该合金固有的优良特性。热处理改变了7075铝合金的内部组织结构，使7075铝合金组织中的难溶相和第二相均发生了不同程度的溶解和扩散。合金的硬度和强度随着固溶温度（480℃以内）的升高及保温时间（3h内）的延长而提高。铝合金经过475℃1h的固溶处理后，在120℃时效过程中，合金的硬度随时效时间的延长呈下降趋势，而其抗腐蚀性能随着时效时间的增加先增强后减弱。时效24h后，合金的硬度可达191.62HV；时效36h后，合金在3.5%NaCl溶液中表现出最好的耐腐蚀性能。虽然固溶、时效处理可有效改善7075铝合金的硬度、强度和腐蚀性能，但对其摩擦磨损性能的影响程度较低。利用搅拌摩擦加工技术在7075铝合金表面成功获得了含有SiC与MoS2添加相的复合材料层。测试结果表明，随着搅拌道次的增加，添加相在基体材料中分散的越来越均匀，且组织中的缺陷（孔洞、疏松等）明显减少。复合层搅拌摩擦区的硬度较基体材料和热影响区均明显增加。FSP制备工艺对复合材料层硬度的影响顺序为：搅拌道次＞旋转速度＞移动速度＞偏转角度＞体积比。冲击断口形貌表明，添加相分散越均匀，复合层与基体间的界面结合力越大，冲击韧性越好。FSP制备工艺对冲击韧性影响程度大小的顺序为：搅拌道次＞移动速度＞体积比＞旋转速度＞偏转角度。与7075铝合金相比，添加相的存在会提高复合材料层发生腐蚀的倾向性。7075铝合金中的腐蚀主要发生在第二相夹杂物周围形成。而复合材料层中SiC颗粒周边容易成为腐蚀破坏的主要区域。复合材料层中SiC颗粒尺寸大小影响着其耐蚀性的高低。SiC颗粒的尺寸越小，复合材料层的耐蚀性能越好。摩擦磨损性能测试结果表明，复合材料层的耐摩擦磨损性较7075铝合金基体相比明显提高，且磨损形式由原来的粘着磨损转变为磨粒磨损。影响复合材料层摩擦磨损行为的制备工艺条件依次为：搅拌道次＞体积比＞移动速度＞旋转速度＞偏转角度。本文利用正交试验分析并优化了在设定的因素水平下制备含有SiC与MoS2增强相的高强韧性7075铝合金复合材料层的最优工艺为：SiC与MoS2的体积比为2:1、搅拌头的旋转速度为750rpm、移动速度为67.5mm/min、偏转角度为2°、搅拌道次为4次。制备具有较优耐磨和耐蚀性能的复合材料层最佳工艺为：添加相SiC和MoS2的体积比为2:1、旋转速度为750rpm、偏转角度为1°、移动速度为47.5mm/min、搅拌道次为4次。