东南大学《复合材料》镁基复合材料

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1、镁基复合材料磨损特性的影响因素安顺12011125摘要：从内因和外因两个方面出发，介绍了增强相种类，形状与尺寸，体积含量以及正载荷，滑动距离，滑动速度对镁基复合材料磨损特性的彩响。同时得到了影响镁基复合材料磨损特性的本质因素是磨损机制的改变。关键词：镁基复合材料;•磨损机制;增强相;滑动ThefactorsinfluencingthewearcharacteristicsofmagnesiummatrixcompositesAnShun12011125Abstract：Startingfromintr

2、insicfactorsandextrinsicfactors,thispaperintroducestheinfluenceofreinforcementcategories,shapeandsize,volumecontentandpositiveload,slidingdistance,slidingvelocityonthewearcharacteristicofmagnesiummatrixcompositcs.Mcanwhilcwcgettheconclusionthattheessent

3、ialfactoristhechangingofwearmechanism・Keywords:magnesiummatrixcomposites;wearmechanism;reinforcements;sliding镁基复合材料山于具有高的比模量、比强度、比刚度和较好的耐磨、耐高温性能而成为了汽车以及航空航天领域的新宠儿。钱基复合材料在实际应用中将不可避免的产生磨损，通过研究影响镁基复合材料磨损特性的因素可以更好的增进对其磨损性能的认识。本文从内因和外因两个方面出发，介绍了增强和种类，形状与尺寸，体

4、积含量以及正载荷，滑动距离，滑动速度对镁基复合材料磨损特性的彫响。1彫响镁基复合材料磨损特性的内部因素1.1增强体种类镁基复合材料的增强体可以分为两类，一类是以石墨为代表的软的增强体，另一类是像A12O3,TiC等的硬质颗粒、品须、纤维等。实验表明不同类型的增强体对镁基复合材料磨损特性的影响类型是不一样的。图1为祁庆斑等人研究石墨含量对镁基复合材料磨损特性时所作的载荷与•磨损量关系的Illi线图。可以发现石墨的加入使得该复合材料的磨损量低于其基体合金，亦即石墨的加入提高了其耐磨性。这是因为在磨损过程中

5、，石墨的加入町以形成润滑膜，避免了对磨面的直接接触。然而换质颗粒的加入并不能形成润滑膜以避免对磨面的直接接触,它是通过另一种方式来提高镁基复合材料的耐磨性。图2为杜军等人对A12O3短纤维增强AZ91基复合材料的懒损特性研究时所作的磨损表面形貌SEM照片（X300）。可以看111AZ91慕体合金磨损表面有宽而深的犁沟，在犁沟边缘有粘着撕裂迹彖:KU12%A12O3f/AZ91复合材料磨损表面较光滑，无明显的粘着撕裂迹彖。这是因为A12O3短纤维的加入可以在基体中形成弥散强化相，从而提高了复合材料的换度

6、。1.2增强体形状与尺寸图3为Abachi等人研究SiC颗粒的形状对QE22镁基复合材料磨损特性时所作的图。从中可以发现，在尖锐状、块状和圆形的对比屮，高体积分数尖锐状的颗粒增强复合材料导致更多的磨损。这是因为尖锐颗粒容易形成颗粒聚集区，在磨损过程中裂纹容易在颗粒聚集区优先形核，裂纹在载荷作用卜•向.瞎面扩展，达到解而就会形成剥落。另外，尖锐状的颗粒在磨损过程中也较容易从磨面上拔出和脱落。增强体尺寸的影响主要体现在纳米增强体对镁基复合材料耐磨性的显著提高。图4为刘世英等人在研究纳米SiCp对镁基复合材

7、料耐磨性的影响所拍的金相组织。对以发现纳米SiC颗粒在整个基体屮宏观分散和微观分散都很均匀，形成弥散强化相从而起到强化效果。从图5可以发现纳XSiCp的加入后，材料从轻微磨损到严重磨损的转变温度提高了50°C,复合材料表现出了很好的耐高温磨损性能，这是因为弥散分布的颗粒存在于品体晶界内，能够阻止晶界的高温迁移。1.3增强体体积含量增强体体积含量对镁基复合材料磨损特性的影响机制比较复朵，主要还是从增强体种类出发可以分为软的增强体（石墨）和硬质颗粒、纤维、晶须等。从图1可以看出，随着石墨含量的增加，材料的

8、磨损量不断降低，也就是说石墨的加入量越多，材料的耐磨性越好。机理在前血已经说过，这是因为石黑的加入能够在磨损过程中形成润滑膜，从而避免了磨面的直接接触。然而硬质增强体体积含量的增加并不是简单的捉高复合材料的耐磨性。实验表明，在体积分数较低时，镁基复合材料的耐磨性一般随硬质增强体体积含量的增加而增强，在这一过程屮粘着磨损受到抑制。在体积含最较高时，体积含量对镁基复合材料的耐磨性的影响诡无定论。有研究表明体积含量过高反而降低镁基复合材料的耐磨性，这是因为体积