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【6h】

SiCp/ZL109复合材料制备及摩擦磨损性能研究

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第一章文献综述

1.1复合材料的应用状况及发展趋势

1.2铝基复合材料的研究现状

1.3颗粒增强铝基复合材料的性能

1.3.1室温力学性能

1.3.2高温性能

1.3.3摩擦磨损性能

1.3.4疲劳性能

1.3.5物理性能

1.3.6工艺性能

1.4颗粒增强铝基复合材料的应用

1.4.1在汽车工业领域的应用

1.4.2在航空航天及军工领域的应用

1.4.3在电子器件、精密仪器和光学仪器中的应用

1.4.4在体育用品上的应用

1.5颗粒增强铝基复合材料制备技术综述

1.5.1颗粒增强铝基复合材料的制备方法

1.5.2半固态机械搅拌法制备颗粒增强铝基复合材料存在的几个问题

1.6 SiC颗粒增强A1基复合材料的发展趋势

1.7本论文研究的目的意义与主要内容

第二章SiCpZL109复合材料的制备及检测方法

2.1 SiCp/ZL109复合材料制备工艺

2.1.1搅拌铸造原理

2.1.2搅拌铸造设备的设计制造

2.2 SiCp颗粒表面改性

2.2.1表面改性原理

2.2.2表面改性工艺

2.3搅拌铸造工艺

2.3.1基体合金成分设计

2.3.2 SiCp/Al复合材料的制备工艺

2.4热处理制度

2.5材料性能测试方法

2.5.1 X-ray物相分析及SiCp质量百分数测定

2.5.2布氏硬度及拉伸性能测量

2.5.3磨擦试验设备和摩擦磨损试验方法

2.5.4金相试样分析

2.5.5扫描电镜分析

2.5.6透射电镜分析

第三章SiCp/ZL109复合材料力学性能与微观组织研究

3.1SiCp质量百分含量测定

3.2基体合金力学性能与微观组织分析

3.2.1布氏硬度测量

3.2.2基体合金金相组织研究

3.2.3基体合金相成分分析

3.3 SiCp/ZL109复合材料力学性能与微观组织分析

3.3.1 SiC颗粒的加入对基体合金硬度的影响

3.3.2 SiC/Al复合材料微观组织观察

3.4实验结果分析讨论

3.4.1热处理对基体合金力学性能的影响

3.4.2 SiCp的加入对基体合金力学性能的影响[98]

3.5本章小结

第四章SiCp/ZL109复合材料摩擦磨损性能研究

第五章微量Sc、Zr对SiCp/ZL109复合材料性能的影响

5.1引言

5.2 Sc、Zr对基体合金性能影响

5.2.1 实验方法

5.2.2力学性能测试

5.2.4金相显微组织观察

5.2.4断口分析

5.3 Sc、Zr对复合材料性能影响

5.3.1 X-ray分析

5.3.2力学性能及摩擦磨损性能分析

5.3.3磨损表面SEM分析

5.4分析讨论

5.5本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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摘要

本论文使用自行设计制造的实验设备,通过搅拌铸造的方法制备了不同含量的SiCp/ZL109铝基复合材料。采用室温拉伸、硬度和摩擦磨损测试实验,X射线物相分析(XRD)、金相(OM)和扫描电子显微分析等方法研究了不同SiCp含量对SiCp/ZL109铝基复合材力学性能、摩擦磨损性能、显微组织结构的影响及其变化规律,并通过研究微量SC、Zr对基体合金ZL109力学性能的影响,探讨了提高SiCp/ZL109复合材料综合性能的新途径,并从理论上进行了分析和讨论。通过实验获得了下列结论: 1.采用搅拌铸造的方法成功制备了三种不同SiCp含量的SiCp/ZL109复合材料,本试验的具体参数为:780℃熔炼ZL109合金,降温至700℃搅拌加入SiCp增强颗粒、搅拌速度680~780r/min、搅拌时间60min左右,搅拌完成后静置10min、升温至740℃浇铸。通过X-ray检测,用“绝热法”计算出三种复合材料的SiCp质量百分含量分别为8%wt,10%wt,12%wt。 2.SiCp/ZL109复合材料的力学性能试验和摩擦磨损试验表明:在ZL109基体中添加SiCp增强颗粒,能够提高了复合材料硬度、摩擦系数和耐磨性,且随着SiCp增强颗粒含量的增加,复合材料的综合性能不断得到改善。 3.SiCp/ZL109复合材料在磨损过程中,SiCp的失效形式有两种,分别是破碎和脱出基体。SiCp在材料的磨损过程中起双重作用。在失效前保护基体,减少基材粘着磨损。失效后产生硬质点磨屑,对材料造成磨料磨损。 4 SiCp/ZL109复合材料的磨损以粘着磨损为主,伴随有磨粒磨损和基体的氧化磨损。材料在基体粘着磨损→SiCp凸现保护基体→SiCp破碎→基体粘着磨损、磨粒磨损+氧化磨损的模式下进行。 5 在SiCp/ZL109复合材料中添加Sc,Zr稀土元素能够显著细化铝基体晶粒,提高基体合金强度。在摩擦制动过程中Sc、Zr元素通过抑制了基体合金表面微凸体的塑性变形,阻碍位错运动等途径提高了SiCp/ZL109复合材料的摩擦系数和耐磨性。

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