新型铸造sicpal复合材料的摩擦磨损行为研究

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1、新型铸造SiCp/A1复合材料的摩擦磨损行为研究学科:材料加工工程研究生签字:私止东指导老师签字摘要本论文以大功率柴油发动机活塞材料为研究背景，研制了一种新型近共晶铝活塞合金。以该合金为基体，采用液态搅拌法专利技术制备了Sic颗粒体积百分数分别为5%.10%和15%的SiCp/A1复合材料;采用M-2000磨损试验机和MMD-IOG高温摩擦磨损试验机分别研究了复合材料在室温条件下的油润滑滑动摩擦磨损行为和250-350℃下的干摩擦滑动摩擦磨损行为。在宏观摩擦磨损性能的研究基础上，利用扫描电镜和能谱分析研究了

2、SiCp/A1复合材料的高温拉伸断口特征、表面磨损形貌、磨损表面成分分析、磨屑形貌和斜截面形貌，探讨了其摩擦磨损机理及其与材料显微组织与力学性能的关系。试验结果表明:液态搅拌法制备的SiCp/A1复合材料的金相组织中，Sic颗粒均布于铝基体上，SiCp/A1复合材料的室温和高温抗拉强度均高于基体合金，且随Sic颗粒体积百分数的增加而提高。在室温油润滑条件下，SiCp/A1复合材料与球墨铸铁摩擦副的耐磨性随SiCp体积百分数的增加而显著提高，载荷为98ON时，15%SiCp/A1复合材料的耐磨性优良，磨损率仅

3、为基体合金的10.3%，而摩擦系数相当。在高温千摩擦条件下，SiCp/A1复合材料的耐磨性优于基体合金，且随SiCp体积百分数的增加而提高;250℃至350℃温度范围内，所研究材料的磨损量均随温度升高而增大，在相同温度下，随SiCp体积百分数的增大，SiCp/A1复合材料的耐磨性逐渐提高。表明SiCp/Al复合材料更适合用于大功率重载轻质活塞。研究发现:新型铸造SiCp/A1复合材料的高温断裂为解理与微孔聚合的混合型断裂;在室温油润滑条件下，SiCp/A1复合材料的磨损机制以磨粒磨损和粘着磨损综合作用为主:

4、在高温干摩擦条件下，存在剥层磨损机制。基体合金的剥层脱落，以片状为主，而SiCp/A1复合材料的剥层脱落以颗粒状和块状为主。最后，在试验的基础上，建立了复合材料在稳定磨损阶段的磨损量数学模型计算出15YoSiCp/Al复合材料的经验回归方程与实测数据拟合良好。关键词:sic颗粒增强铝基复合材料、滑动摩擦、高温摩擦、磨损机理TribologicalBehaviouroftheNewCastSiCp/AICompositesDiscipline:MaterialProcessingEngineering一a‘u

5、updcernvtisSoirgSnaigtunraetu:rYe:ujL/l1af,J一-]*IQABSTRACTAnewtypenear-eutecticAl-Sialloyusedtohigh-powerdieselenginepistonwasdeveloped.TheSiCparticulatereinforcedaluminiummatrixcomposites(SiCp/AI)werefabricatedusingapatentmodifiedmeltstirringcastprocess.T

6、hevolumefractionpercentofSiCparticleswere5vo1%,10vol%and15vol%,respectively.ByusingM-2000andtheMMD-IOGabrasivetestmachines,thetribologicalbehavioursoftheSiCp/Alcompositesagainstnodularcastironundertheconditionofoillubricationslidingatroomtemperatureanddrys

7、lidingatthetemperatureof250-350℃werestudied.Basedonthemacroscopictribologicalpropertiesofthecomposites,high-temperaturetensilefracturecharacteristics,wornsurfacemicrographsandcompositions,abrasivedustmicrographsandslopingsectionmicrographswereanalysedfurth

8、erbyusingSEMandEDX.Thetribologicalmechanismsandtheirrelationwiththemicrostructureandmechanicalpropertiesoftestingmaterialwerediscussed.TheresultsindicatedthatthemicrostructuresoftheSiCp/Alcompositesshowedahom