TiB2/Al 复合材料摩擦行为研究

采用挤压铸造法制备TiB_2/Al复合材料并发现其在低载高速下具有自润滑特性,因此借助于摩擦试验研究了载荷、滑动速度、摩擦副对该材料摩擦行为的影响。结果表明,低载高速条件下TiB_2/Al复合材料与GCr15轴承钢室温干摩擦时,随着滑动时间的延长,平均摩擦系数未出现明显的上升或下降过渡现象,仅瞬时摩擦系数呈现出不同程度的湍流波动状态。滑动速度为0.8 m/s时,随着载荷的增大,TiB_2/Al复合材料与GCr15干摩擦的平均摩擦系数基本不变,但瞬时摩擦系数的波动幅度减小,摩擦系数的标准偏差减小。载荷为0.49 N时,随着滑动速度的增大,平均摩擦系数没有明显的变化,在0.165～0.255之间波动。与等速度变载荷时相比,等载荷变速度条件下TiB_2/Al复合材料的摩擦系数分散性比较大。采用GCr15为摩擦副时,TiB_2/Al复合材料的瞬时摩擦系数湍流波动较复合材料自摩擦时要大些。自磨时复合材料的平均摩擦系数为0.08左右,与GCr15对磨时平均摩擦系数为0.18左右。     

挤压铸造(SiCw+CNTs)/2024Al复合材料高温摩擦磨损性能

铝基复合材料因具有低密度、高硬度、高强度以及耐磨损等特点,是制备轻量化制动零部件的理想材料。本研究采用挤压铸造法和热挤压工艺制备了具有优异耐磨性的(SiC_w+CNTs)/2024Al复合材料。利用干滑动摩擦磨损实验研究了复合材料在高温条件(200℃)不同载荷(5～20 N)下的耐磨性。研究表明,相较于2024Al,复合材料在高温低载荷条件下具有高且稳定的摩擦系数以及低的磨损率,而在高载荷条件下,其摩擦系数显著降低且出现明显的波动。通过增加载荷使得SiC_w和CNTs被拔出,CNTs自润滑能力及硬质Si Cw的表面强化作用得到充分发挥,大幅度降低了材料的摩擦系数。高温下2024Al被软化,发生粘着磨损,而复合材料中混杂增强体的存在有效提高了材料的高温耐磨性。     

原位合成TiB2/Al-4Cu复合材料的组织和摩擦磨损性能

采用混合盐反应(Mixed Salt Reaction)原位合成法成功制备了TiB2/Al-4Cu复合材料,并对其摩擦磨损性能进行了研究.采用X射线衍射分析物相和扫描电镜观察其显微组织,结果表明,原位生成的TiB2颗粒非常细小,尺寸分布在0.1～1.5 μm之间,平均尺寸为400 nm,均匀分布于晶界处,明显细化了复合材料组织.室温干滑动摩擦磨损试验表明,复合材料耐磨性高于基体合金的,基体合金磨损机制以粘着磨损为主,复合材料磨损机制为磨粒磨损和轻微粘着磨损共同作用.     

原位TiB2/Al复合材料摩擦磨损性能

研究了原位内生TiB2颗粒增强铝基(TiB2/Al)复合材料的摩擦磨损性能,并借助SEM对材料的磨损表面进行了分析.试验结果表明:复合材料的耐磨性优于基体铝.     

时效处理对Al2O3/CuCrZr复合材料干摩擦磨损性能的影响

通过粉末冶金结合热挤压工艺制备出A l2O3颗粒增强Cu-Cr-Zr基复合材料,研究了时效处理工艺对该复合材料干摩擦磨损行为的影响。结果表明,经过480℃×1h时效处理后,在复合材料的基体中形成细小弥散的共格沉淀相,使其硬度提高并得到良好的导电性能。加入A l2O3颗粒显著提高了复合材料的耐磨性和摩擦的平稳性。磨损机理分析表明,恰当的时效处理工艺使复合材料基体的力学性能提高,摩擦过程中亚表层变形程度显著降低,避免了严重粘着转移的发生,改善了复合材料的耐磨性能。     

TiB2p/Al-10Sn复合材料的制备及摩擦磨损性能研究

采用混合盐反应（Mixed Salt Reaction）原位合成法制备TiB2p／Al-Sn复合材料。采用X射线衍射分析物相和扫描电镜观察显微组织，结果表明；复合材料中基体α（Al）晶粒细小，原位生成的TiB2颗粒细小（〈1．5μm）且弥散分布在基体口（Al）晶内，在α（Al）与共晶风Sn）的交界处出现颗粒团聚并形成锡包TiB2颗粒组织。在中高PV值下进行湿滑动摩擦磨损试验，与Al-10Sn基体舍金相比，复合材料具有较高的承载能力、良好的减摩和抗磨性能。     

原位增强TiB2/2014Al复合材料的摩擦磨损性能

采用混合盐反应(MixedSaltReaction)原位合成法成功制备了TiB2/2014Al复合材料,并对其摩擦磨损性能进行了研究。采用X射线衍射分析物相和扫描、透射电镜观察了其微观组织。结果表明,原位生成的TiB2颗粒非常细小,尺寸小于1μm,内生TiB2颗粒分布均匀,明显细化了复合材料组织。室温干滑动摩擦磨损试验表明,复合材料耐磨性高于基体合金,基体合金磨损机制以粘着磨损为主,复合材料的磨损机制为典型的磨粒磨损。     

B对铸造Pb-Mg-10Al合金摩擦磨损性能的影响

利用立式高频感应炉制备出3组不同B含量的铸造Pb-Mg-10Al合金,并对其摩擦磨损性能进行了研究.采用X射线衍射仪分析物相,用扫描电镜观察其显微组织.结果表明,随着B的添加,合金组织中出现了陶瓷相AlB2颗粒,由于陶瓷相的增多,合金的硬度得到显著提高.室温滑动摩擦磨损试验表明,合金的耐磨性能随B含量的增加而增加,当B含量为2％时,其磨损量和摩擦因数最小.     

Al2O3/Cu复合材料的载流摩擦磨损性能

研究了采用内氧化法制备的Al2O3／Cu复合材料在载流条件下的干滑动摩擦磨损性能，结果表明，在相同条件下，Al2O3／Cu复合材料的抗摩擦磨损性能明显优于紫铜；当电流一定时，随着速度与载荷的增加，销试样的磨损率增加，摩擦因数降低。Al2O3／Cu复合材料销试样表层发生了磨粒磨损和粘着磨损，紫铜表层主要发生了粘着磨损。在试验范围内，质量分数为0．60％的Al2O3的Cu肚复介材料比质量分数为0．24％的磨损率和摩擦因数低。     

TiB2对TiB2/Al复合材料组织与氢含量的影响

采用混合盐反应法（LSM法）制备TiB2质量分数分别为5%、10%、15%、20%的TiB2/Al复合材料,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和激光粒度仪等观察微观形貌及物相组成,分析TiB2质量分数对复合材料的组织的影响,同时利用氧氮氢分析仪检测TiB2质量分数对复合材料热处理前后氢离子含量的影响。结果表明,随TiB2质量分数的增加,复合材料中生成的TiB2颗粒尺寸不断增大,并且氢离子含量不断增多。TiB2质量分数为5%和10%的TiB2/Al复合材料中,生成的颗粒尺寸细小且均匀分布于基体中,而15%和20%的TiB2/Al复合材料生成的颗粒尺寸偏大。采用合适的热处理工艺可有效降低复合材料的氢离子含量,尤其对TiB2质量分数为5%和10%的TiB2/Al复合材料降低氢离子量的效果更为显著。     

Microstructure and wear performance of Al5083/CeO2/SiC mono and hybrid surface composites fabricated by friction stir processing

Friction stir processing (FSP) was utilized to produce surface composites by incorporating nano-sized cerium oxide (CeO₂) and silicon carbide (SiC) particles individually and in combined form into the Al5083 alloy matrix. The study signified the role of these reinforcements on microstructure and wear behavior of the resultant surface composite layers. The wear characteristics of the resultant mono and hybrid surface composite layers were investigated using a pin-on-disc wear tester at room temperature. The microstructural observations of FSPed regions and the worn out surfaces were performed by optical and scanning electron microscopy. Considerable grain refinement and uniform distribution of reinforcement particles were achieved inside the nugget zone. All the composite samples showed higher hardness and wear resistance compared to the base metal. Among the composite samples, the hybrid composite (Al5083/CeO₂/SiC) revealed the highest wear resistance and the lowest friction coefficient, whereas the Al5083/SiC composite exhibited the highest hardness, i.e., 1.5 times as hard as that of the Al5083 base metal. The enhancement in wear behavior of the hybrid composites was attributed to the solid lubrication effect provided by CeO₂ particles. The predominant wear mechanism was identified as severe adhesive in non-composite samples, which changed to abrasive wear and delamination in the presence of reinforcing particles.     

Influence of addition of Grp/Al2O3p with SiCp on wear properties of aluminum alloy 6061-T6 hybrid composites via friction stir processing

Aluminum alloy base surface hybrid composites were fabricated by incorporating with mixture of (SiC+Gr) and (SiC+Al₂O₃) particles of 20 μm in average size on an aluminum alloy 6061-T6 plate using friction stir processing (FSP). Microstructures of both the surface hybrid composites revealed that SiC, Gr and Al₂O₃are uniformly dispersed in the nugget zone (NZ). It was observed that the addition of Gr particles rather than Al₂O₃ particles with SiC particles, decreases the microhardness but immensely increases the dry sliding wear resistance of aluminum alloy 6061-T6 surface hybrid composite. The observed microhardness and wear properties are correlated with microstructures and worn micrographs.     

搅拌摩擦焊工艺参数对2024-T351铝合金搭接焊接头成形质量和力学性能的影响

研究搅拌摩擦焊时R/v比对2024-T351铝合金焊接质量的影响。搅拌摩擦焊时搅拌针的旋转速度设定为750、950和1180 r/min,焊接速度在73~190 mm/min内变化,对应的R/v比在5.00~10.27内。采用各种无损（外观检测、X射线检测）和有损（金相观察、拉伸实验和硬度测量）检测手段对焊接试样进行分析。在所有的试样中,搅拌摩擦焊中各种典型的区域都有存在,不同的区域其晶粒尺寸不同。接头的拉伸性能为基材的52.2%~82.3%。在R/v比为8.06,10.17和10.27时焊接质量最佳。其原因是在最佳搅拌速度下,材料围绕搅拌针充分流动,从而能够填充其中产生的空隙,阻止空洞的生成。结果还表明,R/v 比对接头的硬度分布、洋葱样形状、裂纹的萌生和扩展都有影响。     

T6热处理对SiCp/Al复合材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备出不同SiC颗粒体积分数(30%、35%和40%)的SiCp/Al复合材料。采用MMU-5GA微机控制真空高温摩擦磨损试验机对比研究SiCp/Al复合材料在不同体积分数以及T6热处理前后情况下平均摩擦因数和磨损率的变化,通过扫描电镜分析了SiCp/Al复合材料表面磨损形貌,探讨了摩擦磨损机理。试验结果表明,SiC颗粒体积分数在30%~40%变化时,随其体积分数增加耐磨性下降。SiC颗粒体积分数在30%~35%范围内,SiC颗粒与基体结合较好,SiC颗粒作为硬质点起到抵抗磨损和限制基体合金塑性变形产生磨损的双重作用;但SiC含量过多时,颗粒与基体的结合不紧密,磨损时颗粒极易脱落,复合材料耐磨性降低;T6热处理后复合材料的平均摩擦因数和磨损率均降低,这是由于热处理后试样强度及硬度提高,从而提高了试样的耐磨性;常温下复合材料在磨损初期的磨损机理主要以磨粒磨损为主,而在磨损期则为磨粒磨损与剥落磨损共存。     

2024铝合金搅拌摩擦焊接头组织结构及力学性能

采用搅拌摩擦焊工艺实现3 mm厚的2024铝合金焊接,对接头搅拌区的组织结构及力学性能进行分析。研究表明,焊核区主要由再结晶和搅拌的双重影响而形成的细小等轴晶组织构成;热机影响区受焊核区剪切力及热循环的影响,晶粒大小不均匀并伴有晶粒变形的现象。力学性能分析表明,接头显微硬度分布特征与金相组织结构一致;当焊接速度为300 mm/min时,接头的抗拉强度达到294 MPa,为母材的69%,接头的断裂形式为韧窝和沿晶断裂特征的韧性和脆性断裂;接头的焊接残余应力以纵向应力为主,纵向残余应力峰值出现在前进侧轴肩作用的边缘处,焊接速度为300 mm/min时峰值达到164.5 MPa。     

搅拌摩擦焊修复ZL210铸造铝合金组织与性能分析

鉴于铸件中存在不可避免的缺陷,以ZL210合金为研究对象,对搅拌摩擦焊修复技术进行试验研究,重点分析转速对修复接头微观形貌和力学性能的影响. 结果表明,当转速过低时,修复区容易出现孔洞缺陷;在合理的焊接参数组合下可得到无缺陷的焊核区,其由细小的等轴晶组成. 修复区的显微硬度呈“W”分布,热影响区的宽度随转速增加而增加. 另外,随着转速的增加,修复区的抗拉强度先增加后减小;当转速为1 500 r/min,修复区的抗拉强度和断后伸长率达到最大值,分别为318 MPa和11.8%. 断裂形貌表明修复后材料呈现典型的韧性断裂.     

2024-T4铝合金搅拌摩擦焊搅拌区位错及组织性能

采用金相、显微硬度及透射分析方法对2024铝合金搅拌摩擦焊接头搅拌微区的组织性能和位错分布特征进行试验分析,基于位错分析深入了解各微区位错形成与接头组织结构与硬度变化之间的关系。研究表明,WNZ位错主要分布在晶粒内部,大部分是以位错缠结的形式存在,并伴随有大量的沉淀强化析出相Cu_2Mg;而在TMAZ区,大量的位错是以位错塞积的形式存在于晶界或晶粒内部;HAZ区域的位错多以位错塞积的形式存在于晶界附近,并伴随一些典型的Al Cu_3析出相。WNZ和TMAZ区中并未随晶粒细化而造成位错数量和类型的减少,这与FSW特殊的动态回复和动态再结晶过程有关,此外位错分布特征与接头微区硬度分布特征基本吻合。     

Taguchi approach to influence of processing parameters onerosive wear behaviour of Al7034-T6 composites

Taguchi technique was used to predict the influence of processing parameters on the erosive wear behavior Al7034-T6 composite reinforced with SiC and Al₂O₃ particles in different mass fractions. These hybrid metal matrix composites (HMMCs) were fabricated by using a simple technique called stir casting technique. Scanning electron microscope (SEM) was used to study the surface morphology of the composite and its evolution according to processing time. The design of experiment (DOE) based on Taguchi's L₁₆ orthogonal array was used to identify various erosion trials. The most influencing parameter affecting the wear rate was identified. The results indicate that erosion wear rate of this hybrid composite is greatly influenced more by filler content and impact velocity respectively compared to other factors. This also shows the significant wear resistance with the increase in the filler contents of SiC and Al₂O₃ particles, respectively.     

Al_2O_3颗粒增强Al-Mn合金基复合材料的制备及摩擦学性能

采用搅拌铸造法制备了Al2O3颗粒增强Al-2%Mn合金基复合材料,对复合材料的显微组织、硬度和摩擦磨损性能进行了研究。结果表明：复合材料组织由Al基体、δ-Al2O3和MnAl6相组成,且Al2O3颗粒在铝基体中弥散分布。与原始铝基体相比,复合材料的布氏硬度提高了约70%。无论是干摩擦还是SO4.Cl-Na.Ca.Mg型弱碱性水溶液润滑摩擦情况下,复合材料的磨损量均显著低于铝基体。与铝锰合金相比,复合材料具有较低的冲刷腐蚀失重速率。复合材料具有优良的耐磨和耐蚀性。     

Friction and wear properties of mullite／ZrO2／Al2O3 composites

The friction and wear properties of ZrO2 and ALO3 cooperatively toughened mullite composites-mullite/ZrO2/Al2O3(MZA) were studied. The tribological tests were performed in a line-reciprocating tribometer using a GCr15 steel ball on a MZA disk under different dry reciprocating sliding conditions at room temperature. A wide range of normal loads and sliding speeds were chosen to investigate the relationship between the wear mechanisms of MZA and the testing conditions. The wear mechanism diagram of MZA is constructed, it contains two typical regions. It suggests that the wear mechanisms of MZA in each of the region change from one to another depending on the wear conditions. In the mild wear region, the wear rate of MZA is 10^-6 mm^3/m, and the wear mechanism of MZA is plastic deformation accompanied by a little micro-cracking. In the severe wear region, the wear rate of MZA is 10 5 mm^3/m and the dominant wear mechanism in this region is brittle fracture.