粉末冶金法制备碳化硅晶须增强镁基复合材料性能研究_硕士学位论文

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1、分类号学校代号10462 密级公开学号0793082004硕士学位论文粉末冶金法制备碳化硅晶须增强镁基复合材料性能研究学位申请人：周亚军导师姓名及职称：刘建秀教授专业名称：机械制造及其自动化学科门类：工学论文提交日期：2012年5月DissertationSubmittedtoZhengzhouUniversityofLightIndustryFortheAcademicDegreeofMasterOfEngineeringScienceMechanicsPropertiesofSicWhiskerReinforcedMagne

2、siumMatrixCompositesbyPowderMetallurgyCandidate:ZhouYajunSupervisor:LiuJianxiuMajor:MechanicalandElectronicEngineeringSchoolofElectromechanicalScienceandEngineeringZhengzhouUniversityofLightIndustryZhengzhou450002,P.R.ChinaMay2012郑州轻工业学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导

3、师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作出了明确的声明并表示了谢意。本人学位论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。学位论文作者签名：年月日郑州轻工业学院学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于郑州轻工业学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文

4、的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为郑州轻工业学院。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日摘要本论文以研制风力发电用制动衬垫摩擦材料为目的，以粉末冶金法制备了以镁合金AZ91为基体、碳化硅晶须为增强体的镁基复合材料，主要研究了碳化硅晶须的分散处理方式及对复合材料性能的影响；研究了不同烧结温度和压力对材料性能的影响；制定了粉末冶金法制备镁基复合材料的工艺方法；探讨了复

5、合材料的摩擦磨损机制。晶须的分散溶液选用0.5g/L的焦磷酸钠（SPP）水溶液、5%的吐温80（Tween80）—无水乙醇分散溶液和质量分数为1%的硅烷偶联剂(KH550)—无水乙醇分散溶液，先后采用超声分散和磁力搅拌器搅拌两种方式进行分散。通过扫描电镜（SEM）观察晶须的分散，结果表明质量分数为1%的硅烷偶联剂(KH550)—无水乙醇分散溶液分散效果较好。材料的制备采用先冷压后压制烧结的工艺方案，以基体AZ91为例进行实验。通过测试不同压力下的试样密度，确定了30KN为合适的最高压制压力。烧结温度实验选用450℃、500℃、5

6、50℃、600℃四组进行，通过密度、硬度、摩擦磨损性能测试和显微组织观察，认为550℃为合适的最高烧结温度，由此制定本实验的最优工艺路线。用最优工艺制备了基体AZ91、未分散处理的20%SiCw/AZ91和采用硅烷偶联剂分散处理的20%SiCw/AZ91三种材料的试样，并对其进行性能测试。摩擦磨损及硬度测试实验表明：与基体AZ91相比，加入20%的SiCw使基体的摩擦系数提高了29.6%，硬度提高了12.6%。分散处理后的20%SiCw/AZ91复合材料比未进行分散处理的复合材料综合性能好。通过对磨痕微观形貌的观察，结合磨屑的能

7、谱分析以及硬度与磨损量的测试结果进行分析，认为AZ91基体的磨损机理主要是脆性材料的磨粒磨损，同时伴有粘着磨损和氧化磨损；未进行分散处理的镁基复合材料的磨损形式主要是磨粒磨损，磨损量大，经过分散处理的20%SiCw/AZ91复合材料的磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损，磨屑较少，磨痕较浅，基体与SiCw结合紧密，硬度与耐磨性最好。关键词：碳化硅晶须；粉末冶金；分散剂；镁基复合材料；摩擦磨损ABSTRACTIIIThisarticleaimstopreparethemagnesium-basedcompositematerialsast

8、hefrictionmaterialsbypowdermetallurgy,wihichisanewattemptusinginwindpowerasbrakepads.Themagnesium-basedcompositematerialsbasesonthe