新型Zn-Al-Si-Sn系合金的组织控制及摩擦磨损特性研究

发布时间：2017-11-22 06:33

  本文关键词：新型Zn-Al-Si-Sn系合金的组织控制及摩擦磨损特性研究

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【摘要】：当前,Zn-Al为代表的耐磨锌合金逐渐取代铜基合金制造耐磨零件正受到高度关注。但Zn-Al合金在高速高载下因摩擦温升较高而发生软化,使其耐磨性迅速下降而限制其广泛应用。本文以开发一种适于高速、高载工作的新型耐磨锌合金为研究目标,基于“耐磨+减摩”的复合思想,将Si(Sb)与Sn(Bi)复合,并基于组织变质获得耐磨性能及力学性能较优的新型耐磨锌合金体系,并对该合金体系与ZA27合金的干滑动摩擦磨损性能(对磨副为GCr15)进行系统对比研究。取得如下成果:基于单因素及正交实验,确定Si/Sn为较佳的复合体系,具体成分为:Zn-35wt%Al-3wt%Cu-4wt%Si-3wt%Sn(记为ZA35-4Si-3Sn)。RE变质和挤压可细化该合金组织,但未改善其耐磨性。0.1wt%Sr即可有效变质该合金,变质后合金共晶过冷度△TE增大为19.5℃,促进共晶Si相形核,共晶再辉温差减小,共晶Si相明显细化。经0.1wt%Sr变质后合金具有更为优异的综合性能,记为ZA35-4Si-3Sn-0.1Sr。在低速(200r/min)磨损时,ZA35-4Si-3Sn-0.1Sr合金具有较低的摩擦系数和摩擦温度,磨损量与ZA27合金相当。改变滑动速度对ZA35-4Si-3Sn-0.1Sr合金摩擦系数及摩擦温度的影响较小。在载荷为200N,滑动距离为1884m时,滑动速度增加至400r/min后,ZA35-4Si-3Sn-0.1Sr合金摩擦系数由0.26减小至0.21,摩擦温度仅由110℃升高至130℃,磨损量增幅仅为37%;而对于ZA27合金,其摩擦系数由0.48增大至0.56,摩擦温度由120℃最高升至230℃,合金磨损量增幅高达234%。本研究的实验条件下,ZA27合金主要表现为粘着磨损和氧化磨损,随着载荷、滑动距离及滑动速度增加,合金粘着磨损和氧化磨损加剧,存在大量Fe元素转移至磨损表面。而ZA35-4Si-3Sn-0.1Sr合金在磨损表面较为光滑,主要表现为磨粒磨损,随着载荷及滑动距离增加,磨粒磨损增加,但始终未发生明显的粘着磨损,Fe元素转移很少。在高速高载下,ZA35-4Si-3Sn-0.1Sr合金表现出更低的摩擦系数和摩擦温升及其低的磨损率,该合金体系应可适用于高速高载下工作的部件。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.13

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本文编号：1213824