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《增强复合材料的滑动摩擦磨损性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第24卷第4期摩擦学学报Vol24,No42004年7月TRIBOLOGYJuly,2004AZ91镁合金及其Al2O3纤维-石墨颗粒混杂增强复合材料的滑动摩擦磨损性能研究1122杜军,李文芳,刘耀辉,苗耀新(1.华南理工大学机械工程学院,广东广州510641;2.吉林大学汽车材料教育部重点实验室,吉林长春130025)摘要:利用挤压铸造法制备了单一Al2O3短纤维增强及Al2O3短纤维2石墨(Gr)颗粒混杂增强AZ91镁合金复合材料,考察了镁合金及其复合材料的滑动摩擦磨损性能.结果表明,复合材料的耐磨
2、性能优于基体合金,其中单一Al2O3短纤维增强复合材料的耐磨性能更优,而混杂Gr颗粒的复合材料在磨损表面不能形成自润滑薄膜,故不能改善镁基复合材料在滑动干摩擦条件下的摩擦磨损性能.基体合金和单一Al2O3短纤维增强复合材料的主要磨损机制为犁削磨损,而Al2O32Gr颗粒混杂增强复合材料的主要磨损机制为犁削和剥层破坏.关键词:镁合金;纤维;石墨颗粒;混杂增强金属基复合材料;摩擦磨损性能中图分类号:TB332;TH117.3文献标识码:A文章编号:100420595(2004)0420341205镁合金以其
3、低密度、磁屏蔽及易回收等优点而成(质量分数计):8.1%～9.3%Al、0.4%～1.0%Zn、为当前材料领域的研究热点.但镁合金的强度较低,Mg余量.选用洛阳耐火材料研究院生产的Al2O3含耐磨性能不佳,这使其应用受到一定的限制.为此有量为80%的Al2O3短纤维(直径为8～12Lm)及吉林必要对镁合金进行增强处理以提高其强度和耐磨性炭素厂生产的石墨颗粒(Grp,粒度为76～88Lm)作[1～4][2]能.Mikuchi等指出,引入少量Al2O3纤维即可为增强体.[3,4]显著提高AZ91镁合金的耐磨
4、性能.Susan等指将Al2O3短纤维利用搅拌法分散于水介质中后出,SiC颗粒可以明显改善镁合金的耐磨性能.遗憾过滤,将其同适当浓度的粘结剂溶液混合后继续搅拌的是,上述研究报道仅限于单一硬质增强体改性镁合(对Al2O3短纤维2石墨颗粒混杂增强复合材料,此时金基复合材料;而目前针对硬质耐磨增强体和自润滑须加入Gr颗粒),待混合均匀后倒入模具并压制成颗粒相混杂增强镁合金复合材料的研究报道很少.我一定尺寸的长方体形预制体,将湿态预制体烘干后在们在前期研究中发现,硬质增强体和自润滑相混杂增还原性介质中焙烧,得到
5、具有一定强度的预制体.利[5,6]强可以大幅度改善铝合金的摩擦磨损性能.可以用TDY332200t型液态模锻液压机挤压铸造得到复预期,这种混杂增强同样可能显著改善AZ91镁合金合材料,挤压铸造工艺参数为:模具预热温度300℃、的摩擦磨损性能.基于此,我们针对单一Al2O3短纤预制体预热温度400℃、浇注温度700℃、挤压压力维增强及Al2O3短纤维2石墨(Gr)颗粒混杂增强55MPa、保压时间60s.为了便于进行对比研究,分AZ91镁合金复合材料开展了初步研究,着重考察了别制备12%Al2O3增强(体积
6、分数,下同,简记为镁合金及其复合材料在滑动干摩擦条件下的摩擦磨12%Al2O3föAZ91)、8%Al2O3f24%Grp混杂增强(以损性能,并分析了基体合金及复合材料的磨损机制.下简记为8%Al2O3f+4%GrpöAZ91)及8%Al2O3f210%Grp混杂增强(简记为8%Al2O3f+10%Grpö1实验部分AZ91)复合材料.1.1材料及方法1.2摩擦磨损试验AZ91为工业生产中常用的镁合金,其成分为采用MM2200型摩擦磨损试验机考察复合材料基金项目:华南理工大学自然科学基金资助项目(305
7、2E5040440).收稿日期:2003211220;修回日期:2004201218ö联系人杜军,e2mail:tandujun@sina.com.作者简介:杜军,男,1975年生,博士,讲师,目前主要从事铸造金属基复合材料研究.342摩擦学学报第24卷在滑动干摩擦条件下同经淬火及低温回火处理的图2示出了基体合金及复合材料磨损体积损失GCr15钢环(<47mm×10mm,62HRC)配副时的摩擦磨损性能(环2块接触方式),复合材料试块尺寸的为10mm×10mm×10mm.试验条件为:滑动速度1.0mös
8、,载荷25N、50N、75N、100N、125N.用精度为0.1mm的读数显微镜测量试样磨痕宽度,并折算成磨损体积损失.从试验机标尺直接读出摩擦力矩,经换算得到摩擦系数.利用LEO1530VP型扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料及其磨损表面形貌,利用Oxford型能谱仪(EDXA)分析复合材料磨损表面元素组成.2结果与讨论Fig2VariationofwearvolumelossesofAZ91alloyanditscompositesw
