颗粒增强铝基复合材料因其相对普通金属材料,具有密度低、比强度高,耐磨性能良好的优点,在航空航天以及机械制造领域得到了广泛的应用。本文研究的SiO₂/Al颗粒增强复合材料中使用的SiO₂颗粒增强体在价格、密度、热膨胀系数上相对于其他常用的增强体具有明显的优势。增强体颗粒在复合材料基体中的分布均匀性,直接影响到复合材料的力学性能。目前,机械搅拌铸造法因其工艺简单、成本低等特点,是广泛应用于制备颗粒增强铝基复合材料的方法。本文采用数值模拟与搅拌铸造实验相结合的方法,研究了搅拌铸造过程中不同搅拌工艺参数对增强体颗粒在铝液搅拌流场中分布特性的影响。本文采用固液两相流模型,对不同搅拌工艺参数下,SiO₂增强体颗粒与铝液的混合过程进行数值模拟,探讨了不同搅拌工艺参数对颗粒分布的影响。结果表明:斜叶搅拌桨形成的铝液流场相对于直叶搅拌桨更有利于颗粒在铝液流场中的循环分散;搅拌槽直径相对于桨叶直径过大时,会在铝液流场底部以及搅拌槽壁面附近中形成低流速区,使得颗粒在搅拌槽底部以及壁面附近大量沉积;增强体颗粒从铝液液面进入流场的位置会影响搅拌流场的混合效率,但是对颗粒在铝液流场中的最终分布特性影响不大;搅拌桨离底距离过高或者过低同样会在铝液流场中形成低流速区,使得颗粒在铝液流场中部或者底部大量沉积;搅拌转速过低会使得颗粒在铝液流场底部大量聚集,过高会使得颗粒在铝液流场上部大量聚集。因此,搅拌铸造过程的工艺参数对增强体颗粒在复合材料基体中的分布均匀性的控制非常重要。结合数值模拟结果,采用直径120 mm的搅拌槽,直径80 mm搅拌桨,桨叶放置高度为40 mm,利用机械搅拌铸造法分别制备了200 rpm、400 rpm以及600 rpm三种搅拌转速下的SiO₂/Al颗粒增强复合材料,对混合完成后的颗粒与铝液混合物的上部区域进行取样,观察试样的微观组织进行。采用量化分析方法,定量分析颗粒在复合材料微观组织中的分布均匀性,得到了与数值模拟结果一致的结果。