SiCp/A356复合材料的摩擦磨损性能

以Al₂O₃ 陶瓷球为对偶材料,借助UMT-2型摩擦磨损试验机研究了温度、载荷和转速对铸态SiC_p/A356复合材料干滑动摩擦磨损特性的影响,并利用扫描电镜和奥林巴斯激光共焦扫描显微镜观察分析其磨损行为。结果表明,载荷和转速一定时,随温度的升高,材料的摩擦稳定性和耐磨性能急剧下降,磨损机理也由剥落磨损转变为严重的粘着磨损。磨损过程中,载荷和转速引起材料摩擦表面温度变化,以及材料中SiC颗粒的影响,使得材料的磨损率随载荷增加而增加,摩擦系数则随载荷先增加后减小。随温度、载荷和转速增加,复合材料的摩擦稳定性和耐磨性都大幅度下降。     

SiCp氧化处理对SiCp/Al复合材料润湿性和界面结合的影响

通过对SiCp在不同温度下的氧化处理,研究了颗粒氧化对搅拌铸造法制备的SiCp增强铝基复合材料的润湿性和界面结合的影响.结果表明,氧化处理后的颗粒表面形成了具有一定厚度的SiO2氧化层,该氧化层在高温下与铝熔体发生界面反应,从而有效地改善了颗粒与基体间的润湿性,提高了界面结合强度;所制备的复合材料颗粒分布均匀,界面结合良好;界面处有MgAl2O4、Mg2Si生成,没有发现有害界面反应产物Al4C3;复合材料的断裂方式为颗粒的断裂和颗粒从基体中的拔出.     

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。     

SiCp／7090Al复合材料的湿摩擦磨损性能

对元素粉末热压法制备的体积分数为12％5μmSiCp／7090Al复合材料销与40Cr盘摩擦副和铝青铜销与40Cr盘摩擦副试样,在驻退液浸渍条件下的湿摩擦磨损性能进行了试验研究。结果表明,在本试验的条件下,复合材料的磨损减重小于铝青铜,其与40Cr盘之间的摩擦系数较铝青铜要小,而且复合材料销与40Cr摩擦面的粗糙度也好于铝青铜-40Cr。     

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。     

速度和压力对SiCp增强铝基复合材料摩擦磨损性能的影响

研究了颗粒增强铝基复合材料及其基体的摩擦磨损性能。基体和复合材料的耐磨性有明显差异，复合材料的主要磨损形式是磨粒磨损，基体材料的主要磨损形式是粘着磨损。复合材料具有低的磨损率和稳定的摩擦因数，因此具有良好的耐磨性。     

SiCp/Al复合材料与LD2的摩擦焊研究

采用摩擦焊方法对SiCp／Al复合材料与LD2进行连接。焊后借助于光学显微镜对焊接接头进行了微观组织和显微硬度分析。结果表明，在合适的工艺参数下，SiCp／Al复合材料与LD2的摩擦焊焊缝区结合致密，无气孔、夹杂和裂纹等缺陷，其接头强度略高于LD2与LD2的接头强度，因此采用摩擦焊方法焊接颗粒增强型复合材料是可行的。     

不同SiCp预处理的SiCp/Al复合材料界面特征及耐蚀性

采用无压渗透法制备了经不同SiCp表面预处理的SiCp/Al复合材料,研究了SiC颗粒表面预处理对SiCp/Al复合材料界面特征及其腐蚀行为的影响。结果表明,高温氧化处理使SiC颗粒边界钝化,颗粒表面形成均匀SiO2氧化膜,复合材料界面结合良好,而未表面处理和酸洗的复合材料界面孔隙多,界面结合较差。经高温氧化SiC颗粒表面预处理的SiCp/Al复合材料耐腐蚀性能最好,酸洗次之,未表面处理最差。高温氧化处理形成的SiO2氧化膜对SiC颗粒起着保护作用,抑制了SiCp/Al界面Al4C3相形成,对复合材料耐腐蚀性能有利。     

添加Mg对SiCp/Al复合材料显微组织及磨损性能影响

采用半固态机械搅拌法制备了不同Mg添加量的SiCp增强铝基复合材料,并对其微观组织、硬度及耐磨特性进行研究.结果袁明,合金元素Mg的添加,改善了SiC颗粒与铝基体的润湿性,并形成良好的冶金结合,提高了SiCp/Al复合材料的硬度;Mg加入量为2%时,SiC颗粒分布较为弥散,SiCp/Al复合材料的相对磨损率小,耐磨性能好.     

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.     

不同热处理温度下炭/炭复合材料的制动摩擦性能

在MM - 10 0 0摩擦试验机上 ,对一种针刺毡结构的炭 /炭 (C/C)复合材料在不同热处理温度下的摩擦磨损性能进行了测试 ,并对摩擦表面进行了光学形貌观察 ;采用X射线衍射技术测试了其在不同热处理温度下的石墨化度 ,并对石墨化度与材料的摩擦性能之间的关系进行了探讨。结果表明 :随着热处理温度升高 ,针刺毡结构的炭 /炭复合材料的石墨化度提高 ,摩擦磨损性能也相应发生变化 ,即摩擦因数开始随热处理温度升高而增大 ,到 2 30 0℃时出现峰值 ,线性磨损和质量磨损则在 2 2 0 0℃时出现峰值 ,氧化磨损则随热处理温度升高而下降。石墨化度对材料的摩擦磨损性能有一定影响 ,合理控制石墨化度可以得到理想性能的材料 ,对本研究所用的C/C复合材料其最佳的热处理温度为 2 30 0℃。     

B、Si改性炭/炭复合材料及其摩擦磨损特性

以低密度的C/C复合坯体为预制体,分别采用反应熔渗(RMI)、化学气相沉积(CVD)、浸渍-原位反应技术对其进行陶瓷改性.结果表明:改性陶瓷分别以SiC和c-BN的形式渗入C/C复合坯体内.摩擦试验结果表明:采用RMI技术制备的C/C-SiC复合材料摩擦因数较高,高达0.3到0.9;采用CVD技术制备的C/C-SiC复合材料的摩擦因数在0.20～0.36之间;而采用浸渍-原位反应技术制备的c-BN改性C/C复合材料的摩擦因数较低,为0.10～0.20.SEM观察表明:采用RMI技术制备的C/C复合材料的摩擦表面粗糙、未形成完整的摩擦膜,而采用另两种技术制备的C/C复合材料均形成了较完整、致密的摩擦膜.     

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.     

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.     

锻压对原位Al3Ti/6063Al复合材料微结构及摩擦磨损性能影响

研究了不同锻压变形量30%、50%、70%,对Al3Ti/6063Al复合材料显微组织及摩擦磨损性能的影响。研究结果表明,复合材料锻压变形后,原位Al3Ti增强颗粒断裂、破碎,沿平行于锻压方向呈明显的定向分布,基体晶粒变形剧烈,形成流线型织构,材料内部产生大量位错。随锻压变形量的增加,摩擦系数降低;在相同载荷下,70%变形锻压样的摩擦系数最小;复合材料磨损表面粗糙度随锻压变形量的增加而减少,变形量为30%时,粗糙度波动范围最小,变化相对稳定;磨痕宽度随锻压变形量增加而变宽,磨痕深度则变浅;磨损机理主要是磨粒磨损。     

热处理对SiCp/Al复合材料强度和塑性的影响

采用粉末冶金法制备了d300 mm的15%SiCp/Al(体积分数)复合材料坯锭,研究了挤压态和T4态复合材料的力学性能和断裂特点,揭示了基体强度和颗粒开裂对复合材料强度与塑性的影响规律。结果表明:复合材料T4态拉伸强度保持在560 MPa的水平下,延伸率仍高达7%以上;与挤压态相比,T4态复合材料拉伸强度和屈服强度分别提高了68.5%和105%,但塑性保持在同一水平。断口观察表明:挤压态复合材料以基体断裂为主,而T4态复合材料除了基体断裂外,还存在SiC颗粒开裂现象;基体强度严重影响复合材料的断裂形式,颗粒开裂有利于提高复合材料的塑性。     

喷射共沉积6061Al/SiCp在不同热处理制度下的阻尼性能

采用喷射共沉积方法制备了 6 0 6 1Al/SiCp 金属基复合材料 (MMC) ,研究了 5种热处理制度对其阻尼性能的影响。结果表明 :不同的热处理状态材料 ,常温下其阻尼基本没有变化 ,高温下阻尼则显著不同 ,在 10 0～ 2 70℃温度范围内 ,阻尼能力的大小顺序为炉冷 >空冷 >- 70℃淬火 >原样 (挤压态 ) >- 195℃淬火 >水淬 ,且超过180℃时 ,所有试样的阻尼能力均可达到 1× 10 -2 以上 ;在本研究的温度和应变振幅测试范围内 ,模量随温度的升高表现为单调下降 ,相同频率下的内耗值不随应变振幅变化。     

硅/碳化硅高温热处理中组织及相组分变化

在氮气氛中于1650-1850℃的温度范围内对硅/碳化硅材料进行高温处理.通过光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射方法,研究反应烧结碳化硅材料的中各相组织及成分随热处理温度的变化规律.结果表明,晶间粒状次生β相SiC首先以溶解-析出形式发生再结晶,而后沉积在α相碳化硅上,通过α-SiC相基面的不断长大,完成β相向α相的转变.从能量的观点在理论上探讨了反应烧结碳化硅中β→α的相转变机理.