鋁基梯度復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性、熱處理工藝及耐磨性能研究.pdf

1、鋁基梯度復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、耐磨性能好、安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于汽車、列車和大型機(jī)械的制動(dòng)部件。這類材料表面層的增強(qiáng)相含量高，耐磨性能優(yōu)異，其塑性和韌性沿著增強(qiáng)相濃度梯度降低的方向而提高，可以改善此類材料的使用安全性。以往的研究重視材料初始組織對(duì)其摩擦性能影響，很少考慮制動(dòng)部件在長(zhǎng)期工作過(guò)程中因摩擦熱導(dǎo)致組織變化對(duì)其力學(xué)性能和耐磨性能的影響。本論文采用噴射沉積技術(shù)制備了SiCp/Al-20Si-4.5Cu梯度復(fù)合材料，研究了該梯

2、度復(fù)合材料的組織熱穩(wěn)定性，優(yōu)化了熱處理工藝參數(shù)并探討了熱暴露處理及熱處理工藝對(duì)材料耐磨性能的影響。
　　 研究了熱暴露溫度和時(shí)間對(duì)梯度復(fù)合材料的組織及性能影響，結(jié)果表明:梯度復(fù)合材料在200℃及以下熱暴露時(shí)，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，材料的組織沒(méi)有發(fā)生明顯改變、硬度和強(qiáng)度表現(xiàn)比較平穩(wěn)，具有比較好的組織穩(wěn)定性能。隨著熱暴露溫度的升高，梯度復(fù)合材料的硬度及強(qiáng)度呈現(xiàn)一定幅度的下降，但高SiC含量試樣下降幅度明顯低于SiC含量低試樣，15％SiC含

3、量的梯度層在300℃高溫仍具有比較好的力學(xué)性能，具有一定穩(wěn)定性能。隨著SiC含量的增加，材料的熱穩(wěn)定性能提高。
　　 開(kāi)展了梯度復(fù)合材料熱處理工藝研究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)摸索出熱處理工藝規(guī)律，并結(jié)合材料的應(yīng)用背景制定出最佳工藝。結(jié)果表明:梯度復(fù)合材料中SiC顆粒濃度的梯度變化導(dǎo)致基體合金時(shí)效速度的梯度變化;15％SiC含量的表層進(jìn)行峰值時(shí)效時(shí)的強(qiáng)度最高，抗拉強(qiáng)度為432MPa，伸長(zhǎng)率為5.4％，這時(shí)沿SiC顆粒濃度梯度降低方向上的基體合金

4、則處于欠時(shí)效狀態(tài)，塑性比較好。SiCp/Al-20Si-4.5Cu梯度復(fù)合材料的最佳熱處理工藝參數(shù)為:485℃固溶1.5h，175℃時(shí)效7h。
　　 研究了熱暴露處理、熱處理以及不同測(cè)試條件對(duì)材料摩擦磨損性能的影響，結(jié)果表明:熱暴露溫度200℃及以下，材料的平均摩擦系數(shù)和磨損率變動(dòng)幅度很小，整體表現(xiàn)出了良好的摩擦熱穩(wěn)定性。隨著梯度方向SiC含量增加，材料磨損性能更好，熱穩(wěn)定性摩擦測(cè)試的結(jié)果更穩(wěn)定。熱處理能明顯提高材料的耐磨性能，