颗粒增强铝基复合材料制动盘的组织和性能

对过共晶铝合金颗粒增强复合材料在不同的工艺条件下(即不同的浇注温度、模具温度和离心机转速)成形的5个铸件在铸态、T4态和T6态的金相组织、耐磨性和硬度进行对比分析,以得到最适合做制动盘的材料和成形工艺。研究结果表明,Al-21Si-5Mg-1Cu-1Ni-0.2Ti-0.4Mn材料在浇注温度为757℃、模具温度为100℃和离心机转速为400r/min条件下浇注,并进行T6处理后,可得到硬度(HRB)为89.6和耐磨性较好的材料,可用于制作制动盘。     

自润滑纤维织物复合材料摩擦学性能研究

目的研究MoS_2和石墨填充对自润滑纤维织物复合材料摩擦学性能的影响。方法采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损实验机,研究了石墨和MoS_2填充PTFE/棉纤纤维织物在不同载荷条件下的摩擦磨损性能,并采用扫描电镜观察了纤维织物复合材料的磨损表面和微观结构。结果在较低载荷下,填充5%MoS_2可以更有效地降低PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率;在较高载荷下,填充10%石墨可以更有效地降低PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率。载荷为219.52 N时,5%MoS_2填充PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率由未填充的1.28×10~(-14) m~3/(N·m)降低到0.61×10~(-14) m~3/(N·m),降低了50%;10%石墨填充PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率由1.28×10~(-14) m~3/(N·m)降低到0.91×10~(-14) m~3/(N·m),降低了28%。结论石墨和MoS_2填充在摩擦过程中减轻了磨粒的嵌入和切削作用,阻碍了复合材料的磨损,提高了PTFE/棉纤纤维织物复合材料的耐磨性能。     

电子封装用SiC_p/铝基复合材料的触变性能

采用Gleeble-1500热模拟机,研究了半固态SiCp/铝基复合材料在不同触变温度和变形速率下的触变性能和组织特征。结果表明,随着应变的增加,复合材料应力首先快速增加,然后快速减小,最后又有缓慢增加的趋势。此外,随着变形温度降低或变形速率升高,复合材料的半固态压缩变形应力均增加。经过压缩变形后,自由变形区比大变形区分布有更多的SiCp,含量达到55%(体积分数)左右,且平均尺寸小于20μm。细SiCp在压缩变形后主要集中于自由变形区,这表明通过半固态触变成形产生的液固相分离可产生高SiCp区域,从而符合电子封装材料的要求。     

Cu-Fe-MoS2复合材料的摩擦学特性研究

通过基体组元合金化和添加不同含量的MoS2,采用感应热压烧结的方法制备了具有良好高温自润滑性能的Cu-Fe-MoS2 复合材料.通过力学性能试验和摩擦磨损试验,考察了从室温到800℃条件下复合材料的力学和摩擦学性能.利用XRD,EDS和SEM分析了复合材料的相组成和表面形貌,探讨了复合材料的磨损机理.试验结果表明:感应...     

The Effect of Textured Surfaces with Different Roughness Structures on the Tribological Properties of Al Alloy

In this study, four kinds of roughness structures were constructed on the Al alloy surface using laser marking technology. The tribological properties of the surfaces under the condition of dry friction were carefully investigated. The results indicate that the fabricated surfaces have similar compositions. The hardness of surfaces can be improved after the laser surface treatment. Besides, the texturing of surfaces can efficiently reduce friction and improve friction resistance. However, the friction-reducing mechanisms are not the same. The surfaces with lined and grating grooves can remove wear debris away from the interfaces between steel balls and surfaces, while those with irregular protrusions and micro-orifices array would be able to trap wear debris in the microstructure. Furthermore, due to the different friction mechanisms of distinct roughness structures, their friction-reducing performances are greatly affected by the actual friction conditions (sliding speed and load), which offers a guide for constructing a specific roughness structure on the Al alloy surface to improve its friction resistance efficiently.     

锡对铸造铝-石墨颗粒复合材料摩擦性能的影响

采用M-200摩擦磨损试验机,对加入固体润滑剂锡的铸造铝-3%石墨颗粒复合材料的摩擦性能进行试验研究,研究表明:锡和石墨具有优越的协同润滑效应,加锡可极大提高铝-石墨颗粒复合材料的减摩性能,使有润滑的摩擦系数达到0.004～0.005。同时锡和石墨的协同润滑作用存在最佳配合,在本试验条件下,加约7%的锡时,协同润滑效应最佳。加锡不能改善干摩擦时铝-3%石墨颗粒复合材料的耐磨性,但能极大提高有润滑时复合材料的耐磨性。并对加锡的铝-石墨颗粒复合材料的磨损机理进行了初步研究,其在干摩擦时的磨损机理为粘着迁移、粘着磨损和磨料磨损,在半干摩擦时的磨损机理为疲劳磨损和磨料磨损。     

表面织构改善Ti6Al4V合金摩擦学性能的研究进展

源于自然界非光滑表面的表面织构能够起到捕捉磨屑、储存润滑剂、减小接触面积等积极作用,被认为是一种改善材料摩擦学性能的有效途径,并在改善钛合金摩擦学性能方面取得了有益成果。本文重点关注了钛合金表面织构的设计与加工、减摩与抗磨机理、与表面技术的复合应用,综述了表面织构在改善钛合金的摩擦学性能方面的研究进展,并展望了相关研究思路和方法。     

不同热处理下滑动速度对SiCp/Al复合材料摩擦学性能影响研究

SiCp/Al复合材料非匀质性微观结构使其摩损机制较传统匀质材料更为复杂,不同工况及热处理工艺下复合材料的摩擦学性能也存在差异。以SiCp/2024Al复合材料为研究对象,进行球-面接触干滑动摩擦磨损实验,探究它在不同热处理状态及滑动速率下的摩擦磨损性能及磨损机制。结果表明:热处理对复合材料力学性能和摩擦学性能有显著影响,固溶+人工时效态复合材料具有更高的强度、硬度及耐磨性;滑动速度影响复合材料的表面接触性质及磨损程度,摩擦因数和磨损量随滑动速度提高逐渐增大;随滑动速度增加,复合材料主要磨损机制由剥层磨损向磨粒磨损转变,而磨损机制的转变明显加快了复合材料的磨损,在实际应用中应尽量避免此现象发生。     

Superior Tribological Properties of Particulate Aluminum Matrix Nano Composites

Aluminum is the best metal for producing metal matrix composites which are known as one of the most useful and high-tech composites in our world. Combining aluminum and nano Al₂O₃ particles will yield a material with high mechanical properties. Characterization of tribological properties revealed that the presence of nano particles significantly increased wear resistance of the composite. In case of unreinforced Al alloy, the depth of penetration is governed by the hardness of the specimen surface and applied load. But, in case of Al matrix composite, the depth of penetration of the harder asperities of hardened steel disk is primarily governed by the protruded hard ceramic reinforcement. The hard Al₂O₃ particles act as a protrusion over the matrix, carries a major portion of the applied load and protect the abrasives from penetration into the specimen surface.     

3D打印铝合金材料的摩擦学性能

为测试高速传动件上3D打印铝合金材料的耐磨性能,对3D打印铝合金(EOS:Al Si10Mg)与铸造铝合金(ZL1104T6:ZAl Si9Mg)进行性能对比测试。采用光学显微镜、电子扫描电镜、能谱分析仪、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等对两种材料进行微观组织分析,硬度测量,摩擦磨损值测定。结果表明,3D打印铝合金其微观组织下晶粒更精细,并且各合金元素分布均匀性更好;3D打印铝合金硬度平均值略高于ZL1104 T6;3D打印铝合金的摩擦因数曲线更平滑,摩擦因数平均值及磨损失重率均小于ZL1104 T6,证明在相同的摩擦磨损条件下,3D打印铝合金表现出良好的耐磨性。     

颗粒增强铝基涂层的组织结构与摩擦学性能

选用常规微米尺度Al2O3粉体和纳米结构Al2O3-TiO2粉体作为硬质颗粒,采用等离子喷涂方法在45钢基体上制备了Al2O3/Al2O3-TiO2颗粒增强铝基复合涂层,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和维氏硬度计观察和测试涂层的形貌、物相及显微硬度,通过滑动摩擦磨损试验分析涂层的摩擦学性能。结果显示,Al/Al2O3涂层的表面形貌和纯铝涂层非常相似,Al/Al2O3-TiO2涂层表面可以看到未熔、半熔和全熔的增强相存在。Al/Al2O3涂层的主要物相为Al和α-Al2O3,Al/Al2O3-TiO2涂层的主要物相为Al、α-Al2O3和TiO。随着增强相加入量的提高,Al/Al2O3涂层和Al/Al2O3-TiO2涂层的硬度不断提高;当添加量为30%时,硬度分别比未加增强相时提高了67%和76%。加入增强相的涂层的平均摩擦因数都有较大幅度的减小,加入30%Al2O3的Al/Al2O3涂层的磨损量比未加入增强相涂层的磨损量下降85.6%,Al/Al2O3-TiO2涂层的磨损量比未加入增强相涂层的磨损量下降74%左右,表明硬质颗粒Al2O3和Al2O3-TiO2的加入,可显著提高涂层的耐磨性。     

Effect of Nanocrystalline Surface and Iron-containing Layer Obtained by SMAT on Tribological Properties of 2024 Al Alloy

采用表面机械研磨处理技术,选用陶瓷球和钢球作为弹射介质,在 2024 铝合金表面分别制备出纯净的纳米晶层和含铁纳米晶层。表面机械研磨处理前后2024铝合金摩擦磨损性能在载荷为1.5 N的条件下与直径为 5 mm 的 GCr15 钢球对磨进行了研究。结果表明,表面机械研磨处理 30 min 后,陶瓷球处理铝合金表面纳米晶层平均晶粒尺寸达到 49.2 nm,钢球处理铝合金表面纳米晶层平均晶粒尺寸细化到 52.1 nm。此外,采用钢球作为弹射介质进行表面机械研磨处理在纳米晶表层引入了厚度约为 5 μm 的含铁层。在晶粒细化、硬度增加和含铁层的润滑作用共同作用下,2024铝合金的耐磨性能得到显著改善     

载荷对外加颗粒双金属复合材料摩擦性能的影响

采用外加高碳铬铁颗粒法和离心复合铸造法制备了高铬铸铁/球铁双金属复合材料,并借助MMS-1G高速销盘摩擦磨损试验机、光学显微镜、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了表面耐磨层的微观组织和在不同载荷下的摩擦性能。结果表明,表面耐磨层的微观组织为回火马氏体+Cr7C3+残余奥氏体+少量Cr23C6和Cr3C;在40m/s摩擦速度下,随着载荷的不断增加,摩擦因数呈下降趋势,磨损率几乎呈线性增加;磨损机制主要表现为磨粒磨损、氧化磨损和粘着磨损。     

Al-Zr-B体系反应合成复合材料的组织和性能

开发了原位合成Al-K2ZrF6-KBF4新体系，利用熔体反应法成功制备了新型颗粒增强铝基复合材料。XRD和SEM分析表明，合成的复合材料中存在ZrB2和Al3Zr颗粒，颗粒大小为1～4μm，ZrB2颗粒的截面形貌接近于正六边形，且在基体中均匀分布。拉伸试验结果表明，（Al3Zr＋ZrB2）p／Al复合材料的抗拉强度和屈服强度随着反应物加入量的增加而提高。当反应物加入质量分数为20％时，复合材料最高抗拉强度达到152．3MPa，比铝基体提高了95．2％；屈服强度为112．3MPa，比铝基体提高了167．3％。     

高熵合金涂层的摩擦学性能研究进展

相比于传统合金的设计方法及性能规律,高熵合金这种新兴材料体系的出现,提供了一种新的研究发展思路,且在各应用领域上表现出了极好的性能及发展潜力,为合金领域注入了新的活力.以涂层这一领域为重点,简要介绍了高熵合金的定义,解释了其基本的四大核心效应(高熵效应、迟滞扩散效应、晶格畸变效应以及鸡尾酒效应),以及近年来研究者们...     

铝含量对碳纳米管／镁基复合材料的影响

研究了Al含量对碳纳米管/镁基复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,当Al含量为8%时,复合材料晶粒细小,并具有最佳的强度、硬度和塑性组合;随着Al含量增加,复合材料中出现粗大的、沿晶界连续分布的金属间化合物Mg17Al12相,导致复合材料的抗拉强度和伸长率下降.     

固体润滑剂WS2对铝合金微弧氧化陶瓷膜摩擦学性能的影响

目的 改善微弧氧化陶瓷膜层的摩擦学性能。方法 采用微弧氧化技术和抛磨技术相结合的方法在ZL109合金表面制备微弧氧化陶瓷和固体润滑剂复合膜层。利用粗糙度仪检测试样表面粗糙度,并在球盘往复式摩擦磨损试验机下检测复合膜层的摩擦学性能。使用扫描电镜（SEM）分析试验前后试样表面微观形貌及对磨钢球磨斑形貌,并利用能谱分析仪（EDS）对试样膜层化学成分进行分析。结果 在抛磨纳米WS2粉体过程中,WS2可有效填充陶瓷膜疏松层上的放电微孔以及经抛光的陶瓷膜层表面残留的微孔缺陷,并极大地降低试样表面粗糙度,进而影响实验前期的摩擦系数及抗粘着时间。试样MAO-W比试样MAO粗糙度降低约34.2%,摩擦系数降低79.2%,抗粘着时间增加900%。试样P-MAO-W比试样P-MAO粗糙度降低约41.3%,摩擦系数降低93.6%,抗粘着时间增加233%。另外,制备的试样可以有效减轻对磨钢球的磨损,并且试样的磨痕宽度及对磨钢球的磨斑直径变化规律与摩擦过程中的摩擦系数变化及粗糙度变化趋势相吻合。结论 在铝合金微弧氧化陶瓷膜层表面抛磨纳米WS2自润滑粉体可有效降低摩擦,延长抗粘着时间并减轻对磨件的磨损。     

反应生成颗粒增强Al-Si合金基复合材料的研究

采用熔体反应法，通过铝液与SiO2粉末之间的化学反应制备了Al2O3颗粒增强Al-Si合金基复合材料。研究表明，生成的颗粒尺寸为0．2～0．5pm，在Al—Si基体上分布比较均匀；随颗粒含量增加，复合材料的显微硬度显著提高。利用微粒反应模型，对Al与SiO2颗粒之间的化学反应进行了分析。     

颗粒尺寸对金刚石/Al封装基板热物性的影响

利用新型液固分离技术制备40％(体积分数)-金刚石/Al复合材料封装基板,通过SEM、EPMA和XRD观察和分析复合材料的断口形貌及界面结构,分析金刚石颗粒尺寸(90、106、124和210μm)对金刚石/Al复合材料热物性的影响.结果表明,复合材料致密度随金刚石颗粒尺寸增加呈现先增加后急剧降低的规律,在颗粒尺寸为10...     

TiB_2颗粒增强铝基复合材料的研究进展

介绍了TiB_2颗粒增强铝基复合材料的研究现状,重点介绍了几种主要制备工艺的研究状况及TiB_2颗粒的含量、大小及在铝基体中的分布等对复合材料力学性能、耐磨性及热处理工艺的影响,并对其研究与应用的发展进行了展望.