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。     

Process and Performance of β-SiCp/Al Prepared by Bottom-Vacuum Pressureless Infiltration

采用底部真空无压浸渗新工艺制备了β-SiCp/Al复合材料。SiC预制体在1373 K高温氧化及被熔融铝浸渗时加入Si、Mg合金元素。通过金相显微镜及SEM表征了复合材料的表面和断口形貌。结果表明,SiC颗粒在基体铝中分布均匀,SiC预制体浸渗完全。XRD分析表明,复合材料中的主晶相为SiC和Al,存在Mg2Si,MgAl2O4界面产物,没有出现Al4C3脆性相。复合材料的力学性能研究表明,复合材料的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损;随着SiC体积分数的增加,复合材料的磨损率下降,硬度上升。     

底部真空无压浸渗制备SiC_p/Al工艺与性能（英文）

采用底部真空无压浸渗新工艺制备了β-SiCp/Al复合材料。SiC预制体在1373 K高温氧化及被熔融铝浸渗时加入Si、Mg合金元素。通过金相显微镜及SEM表征了复合材料的表面和断口形貌。结果表明,SiC颗粒在基体铝中分布均匀,SiC预制体浸渗完全。XRD分析表明,复合材料中的主晶相为SiC和Al,存在Mg2Si,MgAl2O4界面产物,没有出现Al4C3脆性相。复合材料的力学性能研究表明,复合材料的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损;随着SiC体积分数的增加,复合材料的磨损率下降,硬度上升。     

SiCp/Al复合材料超精密车削仿真与试验研究

针对SiC_p/Al复合材料因脆性相SiC的加入而导致难以形成高质量加工表面等问题,采用分子动力学模拟和超精密车削试验的方法对SiC_p/Al复合材料纳米尺度材料去除过程进行研究,重点分析了单晶金刚石超精密切削SiC_p/Al复合材料中的加工表面形成机理、脆塑性转变以及刀具磨损机理。结果表明:高压相变是引起SiC_p/Al复合材料中SiC脆性材料的脆塑性转变的主要原因。随着切削深度的增加,SiC_p/Al复合材料中SiC颗粒加工方式由延性去除,到脆塑性混合方式去除,最后演变为纯脆性去除方式。SiC_p/Al复合材料中SiC-Al界面和Al基体存在,影响了SiC_p/Al复合材料中SiC颗粒去除的脆塑性转变机制。待加工表面上拉应力的存在会诱导微裂纹尖峰,是切削区域脆性SiC材料裂纹萌生的直接诱因。单晶金刚石刀具主要磨损机理为硬质SiC颗粒的磨粒磨损和切削诱导的石墨化。     

二次热压法制备SiCp/Al复合材料的耐磨性能研究

采用快速升温二次热压法制备了(10~30)SiC/Al-0.8Si-1.2Mg-0.4Cu复合材料,并研究其与钢球对磨的摩擦磨损规律。结果表明,二次热压变形法能有效抑制剧烈的界面反应,得到高致密的SiCp/Al复合材料。复合材料的摩擦因数随SiC含量增加而增大,大载荷下增幅更明显。试验条件下,SiC/Al复合材料与GCr15钢的摩擦因数在0.3~0.5之间。复合材料的磨损率开始随载荷增大而增大,载荷超过5N后,SiC含量小于15%的试样磨损率继续增大,而SiC含量大于20%的试样的磨损率则急剧减少。这是由于高SiC含量试样在大载荷下表层生成的Al2O3增强了摩擦层。在载荷7N时,30SiC/Al复合材料的磨损率只有1.14×10-3mm3/m,说明该复合材料更适宜在大载荷下应用。     

混合铝基复合材料的力学性能和耐磨性

混合金属基复合材料是重要的工程材料,因为他们比纯铝具有更低的密度、更高的比强度和更好的物理力学性能而广泛应用于汽车、航空航天等方面。研究了混合铝金属基复合材料的力学性能和磨损性能。通过搅拌铸造将云母和SiC颗粒加入到Al 356合金中。采用扫描电子显微镜(SEM)研究样品的显微组织,用能谱分析(EDX)其化学成分。结果表明,所制备的Al/10SiC?3云母复合材料具有较好的强度和硬度。增加复合材料中云母含量能提高复合材料的耐磨性。     

粉末冶金自润滑Cu/MoS_2复合材料的摩擦行为（英文）

研究MoS_2含量对纯铜的显微组织、密度、硬度和耐磨性能的影响。采用纯铜粉和MoS_2粉末,通过机械球磨和热压法,制备含0~10%(质量分数)MoS_2颗粒的铜基复合材料。在干滑动摩擦条件下,采用销-盘式磨损实验装置,测试材料的耐磨性能,固定滑动速率为0.2 m/s。硬度测试结果显示,MoS_2含量为2.5%的复合材料的硬度达到峰值。当载荷一定时,Cu/2.5MoS_2复合材料具有最低的摩擦因数和磨损量。当载荷从1 N增加到4 N,不同含量增强相复合材料的摩擦因数均减小,同时,磨损量增大。磨损表面和磨屑的SEM照片显示,Cu/MoS_2复合材料的磨损机理由纯铜的粘着磨损为主转变为磨粒磨损和剥层磨损相结合的机制。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能研究

采用干摩擦磨损试验机研究了速度和载荷对SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能的影响,并对比了SiC颗粒增强铝基复合材料与HT250的耐磨性能。结果表明,在试验条件下,随着载荷的增加,磨损率增加,滑动摩擦系数先下降至最低值(载荷为10MPa)后缓慢增加。滑动摩擦速度对滑动摩擦系数和磨损率有着直接影响,随着速度的升高,材料的磨损率增加。在载荷为20MPa,速度为400r/min的高速高载下,材料容易发生严重的粘着磨损。     

晶须CaCO3和PTFE填充聚醚醚酮复合材料的摩擦学性能

用MM200磨损试验机和45钢环配副,研究不同含量碳酸钙(CaCO3)晶须和10%的聚四氟乙烯(PTFE)共同填充聚醚醚酮(PEEK)复合材料的摩擦磨损性能,用扫描电镜观察磨损表面形貌并分析磨损机理。结果表明,随着复合材料中晶须含量增加,摩擦系数持续降低,最低可降到纯PEEK的1/2;复合材料的磨损率随晶须含量的增加先大幅度减小后又缓慢回升,当晶须含量为15%-20%时,磨损率降至3.3×10-7mm3/Nm,仅为纯PEEK的3.6%,20?CO3/10%PTFE/PEEK综合摩擦学性价比较好。CaCO3晶须增强PEEK减少了复合材料在摩擦过程中摩擦副表面粘着和剥层,阻止基体树脂的热塑性变形,同时PTFE的优先粘着转移使得复合材料在对偶件表面形成连续、均匀的转移膜,两者协同有效降低摩擦系数和磨损率,提高材料的摩擦学性能。     

SiC／钢表面复合材料冲蚀磨损性能研究

采用喷射式冲蚀磨损试验机与SEM表面形貌分析相结合的方法,对消失模铸渗法制备的SiC/钢表面复合材料的冲蚀磨损行为与机理进行了研究.结果表明,SiC/钢面复合材料的冲蚀磨损率随冲蚀角的增大而迅速增大,当冲蚀角达到60°时,冲蚀磨损率达到最大值,随后其冲蚀磨损率稍有降低.分析了反应烧结SiC陶瓷的冲蚀磨损机理.     

硼酸镁晶须增强6061铝基复合材料的干摩擦磨损行为(英文)

研究搅拌铸造工艺制备的硼酸镁晶须增强6061铝基复合材料在干滑动条件下的摩擦磨损性能。复合材料的体积分数为2%,根据增强体种类,材料分别记为:Al基体、Mg2B2O5w/6061Al、ZnO/Mg2B2O5w/6061Al和CuO/Mg2B2O5w/6061Al;讨论磨损速率和摩擦因数之间的关系。结果表明:在4种材料中,ZnO/Mg2B2O5w/6061Al复合材料的磨损率最低。随着载荷和滑动速度的增大,基体和复合材料的摩擦因数和磨损率降低,摩擦磨损机制由轻微磨损机制转向严重磨损机制。     

粉末注射成形SiCp/Cu复合材料的显微组织与力学性能

通过粉末注射成形技术制备了SiC颗粒增强Cu基复合材料,并采用溶剂脱脂和热脱脂工艺对注射坯料进行脱脂,再对脱脂坯料进行了烧结,获得了致密烧结件.观察了不同SiC含量的SiCp/Cu复合材料的断口形貌,研究了不同SiC含量SiCp/Cu复合材料的硬度、抗拉强度和磨损性能.结果表明:随着SiC含量的提高,SiCp/Cu复合材料的断口韧窝减少,撕裂棱增多,材料趋向于脆性断裂;随着SiC含量的提高,该复合材料的硬度升高,但强度在SiC含量为10vol％时最高,SiC含量进一步提高则强度下降;随着SiC含量的提高,SiCp/Cu复合材料由粘着磨损向颗粒磨损转变,磨损率下降.     

MoS_2对Fe-20wt%Cu基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

以Fe-20wt%Cu合金为基体,利用热压烧结法制备Fe-20wt%Cu基摩擦材料,研究了MoS_2含量对Fe-20wt%Cu基摩擦材料的组织、摩擦学性能及摩擦机理的影响。分析了MoS_2含量对复合材料密度、硬度、孔隙率和摩擦性能的影响。结果表明,MoS_2含量为3%时,该材料的摩擦系数为0.5973,磨损率为0.58×10-9kg/(N·m),此时试样摩擦磨损性能最佳。总体而言随着MoS_2含量的增加,磨损后试样表面的性能先升高后降低。     

烧结温度对Fe-Al/Al复合材料显微结构和耐磨性的影响

采用粉末冶金液相烧结法制备了Fe-Al/Al原位复合材料,应用X射线衍射仪、扫描电镜、摩擦磨损试验机研究了烧结温度对Fe-Al/Al原位自生复合材料微观组织及耐磨性能的影响。结果表明:原位自生Fe3Al增强相的颗粒尺寸随着烧结温度的升高先减小后增大,硬度及耐磨性呈先上升后下降的趋势。当烧结温度为440℃时,短棒状Fe3Al增强颗粒数目最多,弥散分布在基体上。硬度达到63.3 HV,约为纯铝的2倍;磨损率达到0.73%,与纯铝相比降低了2.4倍,并且磨损形貌以磨粒磨损为主。     

内生氧化铝颗粒增强高熵复合涂层的制备及其减摩性能的研究

目的 研究铝含量对内生氧化铝颗粒增强高熵复合涂层的组织结构及其摩擦学性能的影响.方法 在激光熔覆过程中,利用铝热反应将金属氧化物还原,并沉积在Q235钢表面,制备内生Al2O3陶瓷颗粒增强的AlxCoCrFeNi(x=0,0.3,1,1.5,2)高熵复合涂层.通过XRD、SEM、EDS、XPS、RAMAN及摩擦磨损测试仪等检测方法,研究高熵复合涂层的组织结构及其摩擦学性能.结果 涂层中含有大量弥散分布的纳米级Al2O3陶瓷颗粒.随着Al含量的增加,高熵复合涂层逐渐由FCC与BCC共存的形式转变为单相BCC的显微组织.同时,载荷为10 N时,高熵复合涂层的摩擦系数和磨损率均随着Al含量的上升而下降.Al2CoCrFeNi具有最低的平均滑动摩擦系数(0.15)和最低的磨损率(1.01×10–6 mm3/(N·m)),分别为Q235钢基体的1/4和1/38.当AlxCoCrFeNi系涂层中,当x增加至2时,磨痕表面的逐层剥落现象消失.涂层的主要磨损形式由氧化磨损和疲劳磨损转变为轻微的磨粒磨损.载荷为20 N时,Al2CoCrFeNi涂层的平均摩擦系数上升至0.325.结论 增加复合涂层中Al元素的含量可以稳定BCC相,并细化组织.同时,过量Al元素有抑制Fe元素氧化、降低摩擦表面Fe2O3含量、提高Fe3O4含量的作用,从而显著降低复合涂层的摩擦系数,并提高其减摩和耐磨性能.     

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.     

热压烧结Gr/6061Al复合材料制备与组织性能研究

实验采用了热压烧结的方法制备了1~25vol%片层石墨(Gr)含量的Gr/6061Al复合材料,并采用了纳米铝粉包覆片层石墨的混粉工艺提高片层石墨在铝基体粉末中的分散均匀性。所制备的复合材料中,片层石墨均匀分散在铝基体中,界面结合良好,未发现界面反应产物的存在,通过透射电镜观察到了少层石墨烯的存在。1~15vol% Gr含量的Gr/6061Al复合材料的致密度均高于90%;复合材料的致密度和摩擦系数随着片层石墨含量的增加具有相同的变化趋势,都逐渐降低;石墨含量从1vol%增加到25vol%时,复合材料摩擦系数(COF)呈逐渐降低的趋势;与1vol.%Gr含量的Gr/6061Al复合材料相比,其他Gr含量的复合材料的磨损率均较高。     

干摩擦与边界润滑下SiC/Al复合材料的摩擦磨损性能

采用机械合金化和热压烧结相结合的方法分别制备了w(Si C)分别为3%、5%、7%的铝基Si C/Al复合材料。研究了Si C/Al复合材料的显微组织和硬度。结果表明:当w(Si C)=5%时,复合材料显微组织最为细小、均匀。随着Si C含量的升高,硬度呈现先增加后减小趋势,且当w(Si C)=5%时,硬度达到最大值57. 75 HB。不同Si C含量铝基复合材料在室温干摩擦和边界润滑两种工况中的摩擦磨损性能表明:随着Si C含量的升高,复合材料磨损率和摩擦因数均呈先减少后增加的趋势,w(Si C)=5%的复合材料的磨损率和摩擦因数均最小,且边界润滑工况中材料磨损率和摩擦因数均小于干摩擦工况的;观察不同Si C含量的Si C/Al复合材料的磨损面及其磨屑形貌可以看出,干摩擦工况中,材料主要磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损,而在边界润滑工况中,其主要磨损机制为磨粒磨损和轻微氧化磨损。     

球状结构钢基MMCs/钢三维互穿网络复合材料的制备

采用3D打印+压力浸渗技术成功制备了陶瓷颗粒增强钢基复合材料(MMCs)/钢三维互穿网络复合材料(3DMMCs/steel),其中MMCs区呈相连的球状,与纯基体区在空间呈三维互穿结构,MMCs区中均匀分布着ZrO2增韧Al2O3颗粒(ZTAp),MMCs区基体和纯基体区都为40Cr钢。研究了该复合材料的微观组织特征和冲击磨料磨损性能,并与常规增强颗粒均匀分散的ZTAp/40Cr复合材料进行了对比。三维互穿网络复合材料结构完整,界面结合良好,其冲击磨料磨损性能高于常规复合材料,磨损率比常规复合材料降低了31.24%。     

颗粒级配对SiCp／Al复合材料摩擦磨损性能的影响

采用销-盘摩擦磨损试验机,考察了高体积分数SiCp/Al复合材料中颗粒尺寸及颗粒级配等组织因素对材料干摩擦磨损性能的影响.通过磨损表面的SEM形貌分析,研究了复合材料的磨损机理.结果表明,与灰铸铁配副时,材料的摩擦系数与磨损率明显依赖于碳化硅颗粒尺寸,二者均随颗粒尺寸的增大而先降低后增大.采用颗粒级配方法能明显改善复合材料的干摩擦磨损性能.粗细颗粒问的级配具有相互强化的作用,有利于降低摩擦系数和磨损率,并使其趋于稳定.复合材料的磨损以对偶件材料的转移和犁沟为特征.