通过WAAM-FSP工艺增强陶瓷颗粒的Al-Mg混合复合材料的机械性能、耐磨性和耐腐蚀性的协同提升

《Journal of Materials Research and Technology》：Synergistic Improvement of Mechanical Performance, Wear Resistance, and Corrosion Resistance in Al-Mg Hybrid Composites Reinforced with Ceramic Particles via WAAM-FSP Processing

　　

埃马德·巴德里（Emad Badri）|阿里·沙姆西普尔（Ali Shamsipur）|阿明·阿卜杜拉扎德（Amin Abdollahzadeh）|穆罕默德·侯赛因·博特坎（Mohamad Hosein Botkan）

材料与冶金工程系，阿米尔卡比尔理工大学（Amirkabir University of Technology），哈菲兹街424号（Hafez Street），德黑兰（Tehran），15875-@4413，伊朗（Iran）

摘要

采用集成线弧增材制造（WAAM）和摩擦搅拌加工（FSP）技术制备了增强有SiC-ZrO₂颗粒的高性能Al-Mg混合复合材料。三次FSP处理过程促进了SiC-ZrO₂颗粒的均匀分布，同时晶粒细化提高了材料的整体微观结构均匀性。反复的FSP处理破坏了颗粒团簇，消除了或显著减少了层间和界面孔隙，从而减轻了增材制造复合材料中常见的团聚和孔隙相关缺陷。微观结构分析显示，晶粒尺寸降低了91.9%，颗粒分布也更加均匀。这些特性显著提升了材料的机械性能、耐磨性和耐腐蚀性。性能的提升归因于载荷传递强化、晶界强化和奥罗万强化（Orowan strengthening）的综合作用。与仅采用WAAM处理相比，经过FSP处理的SiC-ZrO₂混合复合材料的抗拉强度提高了84.71%，屈服强度提高了111.30%，而延展性基本保持不变。此外，磨损率降低了34.1%，耐腐蚀性也显著提高，腐蚀电流密度降至0.7 μA/cm²。总体而言，所提出的WAAM + FSP工艺为铝基混合复合材料的微观结构调控和多功能性能提升提供了一种实用方法，为解决先进工业领域中的性能限制问题提供了有前景的解决方案。