原位铝基复合材料搅拌摩擦加工工艺探索

杨睿

摘要： 搅拌摩擦加工是一种新型的原位铝基复合材料的研究方法。本文从搅拌摩擦加工的工艺参数、材料流变的组织分析方法和材料流变模型三个维度探索了该工艺在原位铝基复合材料组织性能的研究中的影响和作用。

Abstract： Friction stir machining is a new research method for in-situ aluminum matrix composites. This paper explores the influence and function of the process in the research on the microstructure and properties of in-situ aluminum matrix composites from three dimensions： the process parameters of friction stir processing， the organization analysis method of material rheology and the material rheology model.

关键词： 搅拌摩擦加工;工艺参数;材料流变;组织分析方法;模型

Key words： friction stir processing;process parameters;material rheology;tissue analysis method;model

中圖分类号：TK416+.1                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）18-0204-02

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原位铝基复合材料组织中的颗粒是由Al基体和添加物经过反应获得的，具有尺寸细小、分布相对均匀、与基体化学相容性好等优势。与外加铝基复合材料相比，原位铝基复合材料组织中的颗粒表现出了更好的室温和高温力学性能[1]。目前研究者对原位铝基复合材料的反应机制、微观组织和力学性能展开了广泛的研究，并形成了一些较为成熟的制备工艺。然而，研究结果表明，原位铝基复合材料中亚微米及纳米增强颗粒仍存在团聚现象，这说明其力学性能仍有进一步提高的可能。更多的科学家也将研究的目光聚焦到探索新的铝基复合材料加工方法和工艺方向。

1999年Mishra等人基于搅拌摩擦焊工艺，提出一种新型固态塑性加工方法——搅拌摩擦加工。在加工的过程中，高速旋转的搅拌工具缓慢挤入工件，直至轴肩与工件表面紧密接触;搅拌头及轴肩与工件摩擦产生大量热量，导致周围金属软化;伴随着搅拌工具的继续行进，热塑性金属经历剧烈塑性变形并产生了定向流动。由于同时存在轴肩锻造力的作用，迁移至后方的沉积金属形成了致密的搅拌区。……