硅酸铝短纤维铝基复合材料耐磨性研究

本文研究了以硅酸铝短纤维作增强体，工业纯铝L00，铸造铝合金ZL101为基体的复合材料耐磨性。并与以颗粒状Al_2O_3为增强体进行对比。结果表明：硅酸铝纤维／ZL101复合材料的耐磨性为ZL101的321倍。在相同摩擦条件下，基体相同的铝基复合材料，以硅酸铝短纤维作增强体较以颗粒Al_2O_3为增强体有着更高的耐磨性。应用摩擦理论推导了磨损方程■与实测吻合。     

基体塑性对Al2O3f/Al复合材料增强效果的影响

通过改变试验温度和选用不同塑性基体材料的方法,研究了基体塑性对复合材料拉伸性能的影响.试验结果表明,基体塑性很差的Al2O3f/ZL109复合材料,随着纤维体积分数的升高,其抗拉强度下降;对于基体塑性很好的Al2O3f/1050复合材料,随着纤维体积分数的增加,其抗拉强度有明显的提高;随着试验温度的升高,基体ZL109铝合金的塑性不断提高,低于543K,ZL109的强度高于Al2O3f/ZL109;在543K左右,ZL109的强度与Al2O3f/ZL109相当;高于543K后,Al2O3f/ZL109的强度高于ZL109.若在使用条件下,基体为脆性材料,加入短纤维反而会降低材料的力学性能;若基体为塑性材料,添加短纤维能起到强化的效果,塑性越好,其强化效果越好.     

硅酸铝短纤维铝基复合材料耐磨性研究

本文研究了以硅酸铝短奸维作增强体，工业纯铝L00，铸造铝合金ZL101为基体的复合材料耐磨性。并与以颗粒状Al2O3为增强体进行对比。结果表明：硅酸铝纤维／ZL101复合材料的耐磨性为ZL101的321倍。在相同摩擦条件下，基体相同的铝基复合材料，以硅酸铝短纤维作增强体较以颗粒Al2O3为增强体有着更高的耐磨性。应用摩擦理论推导了磨损方程Ws=1/3·K/α·P/σm·1/[(1 Ef/Ew)·Vf/(1-Vt)与实测吻合。     

硅酸铝短纤维增强Al-12Si合金复合材料的磨损行为

用挤压铸造法制备了低体积分数（３％～７％）的硅酸铝短纤维增强Ａｌ１２Ｓｉ合金复合材料,并利用销盘磨损试验机研究了材料在干摩擦条件下的磨损行为。磨损试验结果表明：硅酸铝短纤维加入到Ａｌ１２Ｓｉ合金明显提高抗磨损能力,随纤维体积分数的增加该复合材料的耐磨性逐渐增强。金相观察和测试表明：基体合金和复合材料的磨损区由硬化层和变形层组成,断裂的ＡｌＳｉ共晶相沿滑动方向重新分布排列形成了硬化层;而复合材料硬化层由于破断的硅酸铝纤维和破碎的ＡｌＳｉ共晶相的共同作用,使该硬化层硬度高于基体合金硬化层的硬度,从而使复合材料表现出优异的耐磨性。并根据试验结果提出了基体合金和复合材料的磨损机制模型     

硅酸铝短纤维增强ZL108复合材料热处理组织

研究了热处理工艺对挤压铸造制备的硅酸铝短纤维增强ZL108合金复合材料组织的影响。试验结果表明,热处理能改善复合材料的显微组织。热处理保温时间适当延长可使得复合材料组织变得细小。另外,热处理温度与制备复合材料的冷却速度增大会导致复合材料热处理后新相组织的产生,这是由于冷却速度的增大导致共晶温度下降引起的。     

Al2O3-SiO2/ZL108复合材料的高温磨损性能

研究了压力铸造法研制的硅酸铝纤维增强ZL108复合材料的机械性能. 结果表明 复合材料在高温和室温下都具有良好的耐磨性, 温度小于300℃时, 复合材料仍具有较好的耐磨性,而基体合金却严重粘着; 而且复合材料的抗压屈服强度、抗弯强度及显微硬度比基体材料ZL108合金的强度高. 磨损面的SEM电镜观察表明 复合材料中纤维的存在起到抑制犁沟延伸与扩展的作用, 从而提高了耐磨性.     

硅酸铝短纤维增强Al—12Si合金复合材料的磨损行为

用挤压铸造法制备了低体积分数的硅酸铝短纤维增强Ａｌ－１２Ｓｉ合金复合材料,并利用销盘磨损２试验机研究了材料在干摩擦条件下的磨损行为。     

保温时间对铝基复合材料抗拉强度的影响

研究了莫来石硅酸铝（３Ａｌ２Ｏ３·２ＳｉＯ２）短纤维增强ＺＬ１０９复合材料在室温３００℃，３５０℃和４００℃时的抗拉强度以及在高温下保温时间对抗拉强度的影响。研究表明，该复合材料比ＺＬ１０９合金有更高的高温强度，随着在高温下保温时间的延长，复合材料的抗拉强度下降。     

滑动速度对Al2O3-SiO2(sf)/AZ91D复合材料磨损性能的影响

以硅酸铝短纤维作为增强体,以磷酸铝作为预制体高温粘结剂,采用挤压浸渗法制备出硅酸铝短纤维体积分数分别为15%、20%、25%和30%的镁基复合材料.利用MM200磨损试验机,分别在10、20、30、40、50 N的外加载荷及0.47 m/s和0.94 m/s速度条件下,与硬度(HRC)为53的20Cr对磨环在干磨条件下进行对磨,考察了滑动速度对硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料试样磨损量的影响,并通过扫描电镜对试样摩擦表面进行了形貌观察和分析.结果表明,滑动速度的变化对复合材料试样磨损量的影响比对AZ91D基体合金试样磨损量的影响更大更复杂,这种影响趋势既因复合材料体积分数的变化而不同,同时取决于外加载荷的大小.     

硅酸铝/铝硅合金梯度复合材料的研究

采用挤压铸造技术制备硅酸铝短纤维增强铝硅合金梯度复合材料，研究了这类材料的凝固组织和基本热物理性能。结果表明，在复合材料中，基体组织细小，纤维与基体结合良好，并呈梯度状无序分布；梯度复合材料的热物理性能优异。     

铝合金表面多弧离子镀TiN涂层的耐磨性能

采用多弧离子镀在ZL109铝合金表面进行了TiN涂层处理,并对涂层的载荷耐磨性进行了分析和讨论.结果表明,ZL109铝合金表面多弧离子镀TiN涂层后,其耐磨性得到明显提高.在1 N的载荷下,连续磨损90 min时,未镀膜试样的磨痕宽度几乎是TiN试样的2倍,镀有TiN膜试样的平均摩擦因数几乎是未镀样的50%.在2 N的载荷下,由磨痕的形貌和宽度随时间的变化可见,镀有TiN涂层的试样在磨损前期,主要以粘着磨损为主,在磨损后期以磨粒磨损为主.     

碳纤维含量对Cf/ZL109复合材料常温拉伸性能的影响

采用液态模锻法制备出单一碳纤维增强ZL109复合材料,并研究碳纤维含量对复合材料常温拉伸性能的影响。结果表明,碳纤维的加入对ZL109的常温抗拉强度是不利的,这主要与纤维与基体的界面、纤维取向等有关;但随着碳纤维体积百分数的增加复合材料的强度略有提高,这说明碳纤维在一定程度上起到了承载作用。     

ZL109铝合金表面离子镀TiN薄膜及耐磨性

采用多弧等离子体辅助物理气相沉积法,在ZL109铝合金表面沉积了TiN薄膜并对其形貌结构及耐磨性进行了研究。结果表明,在温度较低时TiN薄膜在ZL109铝合金表面生长方式为平面生长模式,随着沉积温度的升高及时间的延长,生长方式向岛状生长模式转化;在沉积温度为280℃,时间为1h时,得到的TiN薄膜厚度在2μm以上;ZL109铝合金表面沉积TiN薄膜后耐磨性提高约4倍。     

ZL101铝合金低周疲劳行为研究

研究了ZL101-T6铝合金的拉压低周疲劳行为,并重点分析了疲劳裂纹在材料中萌生与扩展的过程。通过扫描电镜和金相显微镜的观察分析表明:共晶硅相的断裂是材料低周疲劳裂纹萌生的主要方式,硅颗粒断裂的数量随疲劳循环周次的增加而增加,应变幅值的增加加快了硅颗粒的断裂速率,使疲劳裂纹的萌生速率加快;疲劳裂纹在循环初期主要通过断裂硅颗粒的互相连接进行扩展,随疲劳裂纹的长大,裂纹可穿过铝基体连接形成主裂纹并导致材料破坏,穿晶断裂为最终断裂的主要特征。     

反重力铸造对高强度铝合金凝固组织影响的研究

采用反重力铸造方法生产高强度铝合金铸件已成为航空、航天领域内获得优质构件的重要途径。研究了反重力铸造对高强度铝合金ZL114A和ZL205A铸件凝固组织的影响。结果表明,合金的凝固组织存在着不同的位置效应,对于ZL114A合金铸件,冷端晶粒尺寸最小,靠近浇口处晶粒尺寸粗大。对于ZL205A合金铸件,随距浇口处距离的减少,枝晶间分布的网格状θ（Al2Cu）相逐渐由粗变细,α（Al）枝晶内分布的黑色点状T（Al12CuMn2）相逐渐减少。分析表明,在反重力铸造补缩压力相同的情况下,合金的凝固温度范围不同是造成凝固组织不同位置效应的主要原因。     

电磁铸造对铝合金铸件力学性能的影响

设计制造了电磁铸造实验装置,应用正交实验方法,研究电磁铸造铝合金铸件力学性能的主要影响因素。结果表明:对ZL104的性能影响程度大小的顺序依次是:磁场强度、电流、循环时间;在电磁场作用下ZL104合金铸件的力学性能有显著提高。研究结果对铝合金电磁铸造技术的应用有重要的意义。     

离心激冷制备半固态铝合金

研究了离心激冷装置下半固态ZL203铝合金的制备,考察了不同的离心转速、外桶预热温度和浇注温度对合金初生相形态的影响规律.结果表明,采用离心激冷的方法可以制备出初生相为球状或细小颗粒状晶粒的半固态铝合金;随着离心转速提高,合金的初生相逐渐细化,其形态由等轴枝晶变成细小的球状或颗粒状晶粒;随着激冷桶预热温度和浇注温度降低,合金的初生相先细化,后有所粗化.     

间接超声振动制备ZL201铝合金半固态浆料

采用间接超声振动方法,即工具头在盛熔体的金属杯外面进行超声振动,制备ZL201铝合金半固态浆料。主要研究了启振温度和振动时间对浆料微观组织的影响,以及超声振动作用下整杯浆料的初生晶粒分布。结果表明,在液相线以上附近温度,对熔体进行60s左右的间接超声振动,可以获得平均晶粒直径为67μm,形状系数为0.56的半固态浆料。在60s的振动时间内,晶粒平均直径和形状系数呈现出一直增大的趋势,但是60s后平均形状系数有所降低。整杯浆料中各处浆料组织基本均匀一致,顶部和底部晶粒的平均直径略大于中部。在靠近杯壁1～3mm的区域发现大量游离晶核,表明间接超声振动还具有高频机械振动的效果。     

半固态流变压铸铝合金件疲劳性能研究

对比研究了液态压铸和半固态流变压铸对ZL114A铝合金铸件疲劳性能的影响。结果表明,半固态流变压铸件相较于传统液态压铸件疲劳性能更好而且更稳定。液态压铸件的疲劳寿命主要受孔洞尺寸影响,孔洞尺寸越大,疲劳寿命越低。半固态压铸件的疲劳寿命主要受密度(孔隙率)影响,与密度成正比。半固态压铸ZL114A铝合金试样在密度大于2.62g/cm^3时,疲劳性能表现良好。在70MPa应力下,疲劳寿命可达107次。液态压铸件裂纹萌生于大的气缩孔,半固态压铸件的裂纹萌生是于中心缩松多孔的综合作用结果。     

Effect of alloying on high temperature fatigue performance of ZL114A(Al-7Si) alloy

The effect of Cu,Fe and Ni on high-temperature mechanical performance and fatigue properties of ZL114A alloy was studied through high temperature fatigue test and SEM.The results show that the three elements have a detrimental influence on high temperature cyclic fatigue life.When the contents (mass fraction) of Fe,Cu and Ni in ZL114A alloy are 0.28%,1.53% and 0.16%,respectively,the high temperature tensile strength and cyclic fatigue of ZL114A alloy are improved from 194 MPa and 40.2 MPa to 236 MPa and 48.2 MPa by alloying.The main reason that high temperature tensile strength and cyclic fatigue of ZL114A alloy are improved significantly is that the three elements greatly improve the proportion of Cu/Mg in ZL114A alloy and nickel content.