7075鋁合金熱處理及其表面復合層的制備研究.pdf

1、作為可熱處理強化的高強鋁合金，7075鋁合金具有優(yōu)異的力學性能、良好的成形性，但其耐磨性能差，限制了其在航空、航天及汽車等工業(yè)領域的廣泛應用。本文利用攪拌摩擦加工（friction stir processing,FSP）技術(shù)在7075鋁合金表面制備含SiC與MoS2添加相的復合材料層，旨在有效改善該合金表面的摩擦磨損性能，而不影響該合金固有的優(yōu)良特性。
　　熱處理改變了7075鋁合金的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，使7075鋁合金組織中的難溶相

2、和第二相均發(fā)生了不同程度的溶解和擴散。合金的硬度和強度隨著固溶溫度（480℃以內(nèi)）的升高及保溫時間（3h內(nèi)）的延長而提高。鋁合金經(jīng)過475℃1h的固溶處理后，在120℃時效過程中，合金的硬度隨時效時間的延長呈下降趨勢，而其抗腐蝕性能隨著時效時間的增加先增強后減弱。時效24h后，合金的硬度可達191.62HV；時效36h后，合金在3.5％NaCl溶液中表現(xiàn)出最好的耐腐蝕性能。雖然固溶、時效處理可有效改善7075鋁合金的硬度、強度和腐蝕性能

3、，但對其摩擦磨損性能的影響程度較低。
　　利用攪拌摩擦加工技術(shù)在7075鋁合金表面成功獲得了含有SiC與MoS2添加相的復合材料層。測試結(jié)果表明，隨著攪拌道次的增加，添加相在基體材料中分散的越來越均勻，且組織中的缺陷（孔洞、疏松等）明顯減少。復合層攪拌摩擦區(qū)的硬度較基體材料和熱影響區(qū)均明顯增加。FSP制備工藝對復合材料層硬度的影響順序為：攪拌道次＞旋轉(zhuǎn)速度＞移動速度＞偏轉(zhuǎn)角度＞體積比。沖擊斷口形貌表明，添加相分散越均勻，復合層與基

4、體間的界面結(jié)合力越大，沖擊韌性越好。FSP制備工藝對沖擊韌性影響程度大小的順序為：攪拌道次＞移動速度＞體積比＞旋轉(zhuǎn)速度＞偏轉(zhuǎn)角度。
　　與7075鋁合金相比，添加相的存在會提高復合材料層發(fā)生腐蝕的傾向性。7075鋁合金中的腐蝕主要發(fā)生在第二相夾雜物周圍形成。而復合材料層中SiC顆粒周邊容易成為腐蝕破壞的主要區(qū)域。復合材料層中SiC顆粒尺寸大小影響著其耐蝕性的高低。SiC顆粒的尺寸越小，復合材料層的耐蝕性能越好。
　　摩擦磨損

5、性能測試結(jié)果表明，復合材料層的耐摩擦磨損性較7075鋁合金基體相比明顯提高，且磨損形式由原來的粘著磨損轉(zhuǎn)變?yōu)槟チＤp。影響復合材料層摩擦磨損行為的制備工藝條件依次為：攪拌道次＞體積比＞移動速度＞旋轉(zhuǎn)速度＞偏轉(zhuǎn)角度。
　　本文利用正交試驗分析并優(yōu)化了在設定的因素水平下制備含有SiC與MoS2增強相的高強韌性7075鋁合金復合材料層的最優(yōu)工藝為：SiC與MoS2的體積比為2:1、攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度為750rpm、移動速度為67.5mm/