原位颗粒对近液相线铸造6063铝合金微观组织和耐磨性的影响机理

以CuO-Al作为反应体系,在6063铝合金中原位反应生成Al₂O₃颗粒,采用近液线相铸造的方法制备6063Al-XAl₂O₃(X=0,2,4,6)复合材料。研究原位反应颗粒Al₂O₃与6063铝合金自带的原位结晶颗粒Mg₂Si的形状、尺寸、数量、分布、界面特征等对合金微观组织和耐磨性的影响机理。结果表明,在6063铝合金中原位反应生成尺寸在亚微米级的近球形θ-Al₂O₃颗粒;其(311)晶面与6063铝合金基体(111)晶面成共格界面;6063铝合金中Mg₂Si尺寸大约为100nm,呈条带状,其(02-2)与Al基体(111)晶面属于共格界面。随着Al₂O₃颗粒含量的增加,6063铝基复合材料的晶粒组织形貌由蔷薇状逐渐向等轴晶转变,晶粒尺寸逐渐减小。当Al₂O₃的质量分数为6%时,复合材料组织由等轴晶和细小的柱状晶组成。载荷为50N时,6063铝合金的磨损量为6.72mg,6063-6Al₂O₃复合材料的磨损量为1.63mg,相对于6063铝合金降低75.7%。原位颗粒(Al₂O₃+Mg₂Si)与铝基体都成共格界面,界面之间无污染,界面结合强度高,在磨损过程中,不易从基体中脱落,承当磨损过程中的大部分载荷。原位生成高硬度的Al₂O₃颗粒与原位结晶颗粒Mg₂Si协同作用共同提高复合材料的耐磨性。外加载荷为40N时,随着增强相质量分数的增加,复合材料的磨损机制由粘着磨损转变为磨粒磨损。6063铝合金磨损机制以严重的粘着磨损为主。6063-2Al₂O₃复合材料磨损机制主要以粘着磨损为主,6063-4 Al₂O₃和6063-6Al₂O₃复合材料主要表现为磨粒磨损。