挤压铸造A356-SiCp复合材料摩擦磨损性能的研究
发布时间：2021-11-03 12:07
颗粒增强铝基复合材料（Particulate-reinforced Aluminium Matrix Composites,简称PAMCs）具有比强度高、比刚度高、导电导热性好、耐磨性好、热膨胀系数低等优点,广泛应用于航空航天、汽车、机械电子等制造领域。铸造法具有生产效率高的优点,适用于大规模大批量的工业生产,是一种极具发展前景的PAMCs制备方法。本文以PAMCs在汽车发动机活塞和缸套等耐磨组件上的应用为背景,采用搅拌铸造和直接挤压铸造法,制备了不同颗粒体积分数（5%,10%,15%）、挤压压力（0,50,75,100 MPa）的A356-Si Cp复合材料铸件,采用往复式摩擦磨损方式,进行了挤压铸造A356-SiC复合材料与HT250的摩擦磨损实验,研究了颗粒体积分数、挤压压力、载荷（10,15,20,25 N）对铸态和T6态复合材料磨损率、摩擦系数、磨损形貌与机理的影响。研究结果表明,载荷为10N时,对于铸态和T6态复合材料:（1）随着颗粒体积分数的增大,磨损率均逐渐减小,摩擦系数先减小后增大;（2）颗粒体积分数为5%时,铸态和T6态复合材料的磨损形貌为台阶状,磨损机理以剥层磨损...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
搅拌铸造法制备复合材料示意图
图 1-2 粉末冶金法制备复合材料示意图Fig. 1-2 Schematic of PAMCs preparation by Powder metallury渗法一定的比例将增强颗粒、造孔剂、粘结剂均匀混合，依次经模制体，然后将预制体置于模具内并浇入铝合金熔体，待铝合金制得颗粒增强铝基复合材料[1]。液态金属浸渗法适用于制备体基复合材料，根据浸渗过程是否施加压力，可分为有压浸渗法AMCs 组织和性能的关键要素布[27,28,29]，颗粒在铝合金基体中的不均匀分布会降低颗粒增强铝铸造PAMCs颗粒分布受搅拌制备、铸造成型与凝固的影响。H
图 1-3A356-SiC 复合材料搅拌制备过程的流场及颗粒的分布[34]Fig. 1-3 The distribution of flow velocity and particles duringthe stirring preparation of A356-SiC composite(2) 颗粒与基体界面一方面，研究表明[37]，采用搅拌铸造法制备PAMCs熔体时，由于陶瓷颗粒与铝液的润湿角较大，例如SiC颗粒与铝液的润湿角为118°，颗粒进入铝液后趋向于自我团聚而不易被铝液润湿，导致颗粒在铝合金基体中分布不均匀。对此，董普云[38]、孙凤振[34]、朱刚[39]等将SiC颗粒在高温下焙烧，SiC表层表面发生氧化，形成一层SiO2，可以有效改善SiC颗粒与铝液的润湿性，最终得到颗粒分布均匀的SiC颗粒增强铝基复合材料。Fang等[40]发现Mg、Ti等元素可以降低铝液的表面张力，从而提高颗粒与铝合金的润湿性，提高基体中颗粒的均匀度，改善复合材料的力学性能。另一方面，复合材料熔体的制备过程中，当颗粒加入铝液后，由于温度较高，颗粒与铝液易在界面处发生化学反应，生成脆性界面反应物，这种脆性界面反应物会降低颗粒与基体的界面结合强度，例如，
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝基复合材料国内外技术水平及应用状况[J]. 张文毓. 航空制造技术. 2015(03)
[2]碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究现状与展望[J]. 王行,谢敬佩,郝世明,王爱琴. 稀有金属与硬质合金. 2013(03)
[3]铝合金压铸件微观孔洞三维特征及分布的研究[J]. 万谦,赵海东,邹纯. 金属学报. 2013(03)
[4]喷射沉积SiCP／Al-7Si复合材料的疲劳裂纹扩展[J]. 李微,陈振华,陈鼎,滕杰. 金属学报. 2011(01)
[5]非连续增强铝基复合材料的研究与应用进展[J]. 欧阳求保,张国定,张荻. 中国材料进展. 2010(04)
[6]金属基复合材料的现状与发展趋势[J]. 张荻,张国定,李志强. 中国材料进展. 2010(04)
[7]颗粒增强铝基复合材料的研制、应用与发展[J]. 樊建中,桑吉梅,石力开. 材料导报. 2001(10)
[8]P/M制备的SiCp/Al复合材料的界面结构[J]. 樊建中,姚忠凯,杜善义,杨改英,孙继光,郭宏,李义春,张少明,石力开. 中国有色金属学报. 1998(01)
[9]A New Advance in the Development of High-performance SiCp/Al Composite[J]. Journal of Materials Science & Technology. 1997(03)
博士论文
[1]SiCp/Al复合材料制备工艺和微结构及性能研究[D]. 程南璞.中南大学 2007
硕士论文
[1]SiCp/6061搅拌制备及铸造组织性能的研究[D]. 朱刚.华南理工大学 2015
[2]粉末冶金法制备SiCp/Sn/Al复合材料及其性能的研究[D]. 李倩倩.哈尔滨工业大学 2013
[3]A356/SiCp搅拌制备过程增强颗粒流动与分布的研究[D]. 孙凤振.华南理工大学 2013
[4]SiCp/A356搅拌制备与挤压铸造成形的研究[D]. 董普云.华南理工大学 2012
[5]SiC颗粒增强铝基复合材料干摩擦磨损的研究[D]. 康立忠.上海交通大学 2008
本文编号：3473654
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
搅拌铸造法制备复合材料示意图
图 1-2 粉末冶金法制备复合材料示意图Fig. 1-2 Schematic of PAMCs preparation by Powder metallury渗法一定的比例将增强颗粒、造孔剂、粘结剂均匀混合，依次经模制体，然后将预制体置于模具内并浇入铝合金熔体，待铝合金制得颗粒增强铝基复合材料[1]。液态金属浸渗法适用于制备体基复合材料，根据浸渗过程是否施加压力，可分为有压浸渗法AMCs 组织和性能的关键要素布[27,28,29]，颗粒在铝合金基体中的不均匀分布会降低颗粒增强铝铸造PAMCs颗粒分布受搅拌制备、铸造成型与凝固的影响。H
图 1-3A356-SiC 复合材料搅拌制备过程的流场及颗粒的分布[34]Fig. 1-3 The distribution of flow velocity and particles duringthe stirring preparation of A356-SiC composite(2) 颗粒与基体界面一方面，研究表明[37]，采用搅拌铸造法制备PAMCs熔体时，由于陶瓷颗粒与铝液的润湿角较大，例如SiC颗粒与铝液的润湿角为118°，颗粒进入铝液后趋向于自我团聚而不易被铝液润湿，导致颗粒在铝合金基体中分布不均匀。对此，董普云[38]、孙凤振[34]、朱刚[39]等将SiC颗粒在高温下焙烧，SiC表层表面发生氧化，形成一层SiO2，可以有效改善SiC颗粒与铝液的润湿性，最终得到颗粒分布均匀的SiC颗粒增强铝基复合材料。Fang等[40]发现Mg、Ti等元素可以降低铝液的表面张力，从而提高颗粒与铝合金的润湿性，提高基体中颗粒的均匀度，改善复合材料的力学性能。另一方面，复合材料熔体的制备过程中，当颗粒加入铝液后，由于温度较高，颗粒与铝液易在界面处发生化学反应，生成脆性界面反应物，这种脆性界面反应物会降低颗粒与基体的界面结合强度，例如，
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝基复合材料国内外技术水平及应用状况[J]. 张文毓. 航空制造技术. 2015(03)
[2]碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究现状与展望[J]. 王行,谢敬佩,郝世明,王爱琴. 稀有金属与硬质合金. 2013(03)
[3]铝合金压铸件微观孔洞三维特征及分布的研究[J]. 万谦,赵海东,邹纯. 金属学报. 2013(03)
[4]喷射沉积SiCP／Al-7Si复合材料的疲劳裂纹扩展[J]. 李微,陈振华,陈鼎,滕杰. 金属学报. 2011(01)
[5]非连续增强铝基复合材料的研究与应用进展[J]. 欧阳求保,张国定,张荻. 中国材料进展. 2010(04)
[6]金属基复合材料的现状与发展趋势[J]. 张荻,张国定,李志强. 中国材料进展. 2010(04)
[7]颗粒增强铝基复合材料的研制、应用与发展[J]. 樊建中,桑吉梅,石力开. 材料导报. 2001(10)
[8]P/M制备的SiCp/Al复合材料的界面结构[J]. 樊建中,姚忠凯,杜善义,杨改英,孙继光,郭宏,李义春,张少明,石力开. 中国有色金属学报. 1998(01)
[9]A New Advance in the Development of High-performance SiCp/Al Composite[J]. Journal of Materials Science & Technology. 1997(03)
博士论文
[1]SiCp/Al复合材料制备工艺和微结构及性能研究[D]. 程南璞.中南大学 2007
硕士论文
[1]SiCp/6061搅拌制备及铸造组织性能的研究[D]. 朱刚.华南理工大学 2015
[2]粉末冶金法制备SiCp/Sn/Al复合材料及其性能的研究[D]. 李倩倩.哈尔滨工业大学 2013
[3]A356/SiCp搅拌制备过程增强颗粒流动与分布的研究[D]. 孙凤振.华南理工大学 2013
[4]SiCp/A356搅拌制备与挤压铸造成形的研究[D]. 董普云.华南理工大学 2012
[5]SiC颗粒增强铝基复合材料干摩擦磨损的研究[D]. 康立忠.上海交通大学 2008
本文编号：3473654
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