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制备工艺对Al基复合材料结构与性能的影响分析

时间:2018-12-19 16:14  点击:  作者:飞天小白龙  来源:杏耀平台原创

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铝基粉末冶金摩擦材料广泛应用于飞机、汽车、船用和工程机械制动器和离合器,因其良好的导热性、耐磨性和高摩擦系数。由于纯Al的强度不高,因此在Al基体中加入Cu、Mg、Fe合金元素以提高材料的强度和硬度,并通过改变其百分比来研究基体的摩擦和磨损性能。将SiC粉末添加到材料中以增加摩擦系数,并且使用石墨C作为润滑组分。本文采用粉末冶金法制备了铝基复合材料,研究了制备工艺对铝基复合材料组织和性能的影响。

1个实验

使用的实验材料是100μm铝粉(纯度99.0%)和200μmSiC粉(纯度99.0%)。根据Al + 20℃的质量比称量粉末,并使用乙醇作为混合介质,并在行星式球磨机中混合。通过在100MPa下轴向压缩成型形成混合粉末,并将压制的生坯样品在真空炉中在500℃,、550℃,、600℃,、650℃下烧结2小时,然后用炉冷却。通过排水法测量合金烧结体的堆积密度,并使用显示洛氏硬度计测量样品的硬度。对合金样品进行砂磨和机械抛光。通过JSM-6510LA扫描电子显微镜分析样品的微观结构。摩擦磨损试验在M-2000型摩擦磨损试验机上进行。

2结果与讨论

从图1中可以看出,烧结温度为550℃,样品密度和硬度值最大。在烧结过程中,它分为两个过程:固相烧结和液相烧结。在固相烧结过程中,生坯的烧结主要取决于不同组分颗粒之间的相互扩散和生坯的合金均匀化过程。由于颗粒不能相对于彼此移动,因此生坯的致密化程度低,并且在体内存在大量的孔。当形成液相时,在不平衡毛细力的作用下调节和重新分布固体颗粒以实现最接近的排列,并且烧结体的致密化程度和密度迅速增加。因此,当烧结温度达到550℃时,随着烧结温度的持续升高,在烧结过程中逐渐出现大量液相,生坯的孔隙率显着降低,致密化程度和密度急剧下降。

制备工艺对Al基复合材料结构与性能的影响分析

从粘合剂磨损和磨料磨损的表达可知,磨损量与硬度成反比。因此,选择两组样品进行磨损测试。从上图可以看出,当硬度最高时磨损最小,而球磨时间相同时温度更高。首先减少量然后增加量。总之,当烧结温度为550℃时,磨损量最小,耐磨性最好。样品表面含有适量的陶瓷颗粒,分布相对均匀。这些陶瓷颗粒是增强Al基材料性能的颗粒。当在低温下烧结时,由于烧结不充分,该材料含有大量的孔,并且基体中的组分没有紧密结合,并且增强相颗粒和基质组分之间的结合减弱。当烧结温度为550℃时,孔隙率小,结构分布相对均匀,因此致密化程度高,耐磨性高。图3是550℃样品的烧结温度的SEM照片

3个结论

采用粉末冶金法制备了Al基复合材料。研究了不同烧结温度对材料微观结构和力学性能的影响。随着烧结温度的升高,微结构的分布相对均匀,并且提高了烧结体的致密化程度和耐磨性。当最佳烧结温度为550℃时,样品具有更高的密度和更好的耐磨性。


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