通过添加摩擦搅拌沉积技术在6061铝合金表面制备的SiCp/Al耐磨涂层中，重叠区域的微观结构与性能研究

《Materials & Design》：Microstructure and properties of the overlap region in SiCp/Al wear-resistant layers on 6061 aluminum alloy fabricated by additive friction stir deposition

表面改性技术研究中采用增材摩擦搅拌沉积制备含20 vol% SiC颗粒的ZL101复合材料磨损层，通过调控层间重叠宽度优化界面结合质量。实验表明5 mm重叠宽度时界面抗拉强度达297 MPa，剪切强度118 MPa，再结晶晶界迁移促进冶金结合形成，磨损机制中SiC颗粒通过负载效应显著提升耐磨性。

　　

宾赫 | 崇张 | 登彩燕 | 姚海宁 | 王思佳 | 黄一鸣 | 朱洪斌 | 崔磊

中国天津大学材料科学与工程学院先进连接技术天津市重点实验室，天津 300350

摘要

利用增材摩擦搅拌沉积（AFSD）技术制备耐磨层是一种新型的表面改性方法。在大面积表面改性过程中，一个主要问题是在多层沉积区域的重叠界面容易产生结合缺陷，这会增加耐磨层分层的风险。本研究采用AFSD技术制备了含有20体积%碳化硅（SiC_p）和ZL101基体的复合耐磨层，并系统研究了重叠区域的微观结构及界面结合性能。结果表明，增加重叠宽度可以有效消除界面结合缺陷并提高结合质量。在相邻沉积层之间的界面处，通过再结晶形成了细小的等轴晶粒；而在重叠区域与基底之间的界面处则发生了局部再结晶。再结晶过程中的晶界迁移和相互作用促进了界面处的冶金结合。当重叠宽度为5毫米时，相邻沉积层之间的界面抗拉强度达到297兆帕（MPa），而重叠区域与基底之间的界面抗剪强度达到118兆帕（MPa）。重叠区域的磨损机制包括粘着磨损、磨料磨损、氧化磨损和疲劳磨损，其中碳化硅颗粒在承受载荷和提高耐磨性方面起着关键作用，通过减少基体材料的损失来增强耐磨性能。