耐熱耐磨Al-Si-Fe-Al-20Si復(fù)合材料的研究.pdf

1、本文以高硅鋁合金Al-20Si為基體合金，以Al-Si-Fe為反應(yīng)體系，采用熔體原位反應(yīng)法，制備了耐熱耐磨Al-Si-Fe/Al-20Si復(fù)合材料。利用金相顯微鏡、金相分析軟件、掃描電鏡、X射線衍射儀等多種現(xiàn)代分析手段，研究了三種不同變質(zhì)劑(Mn、Sr、Y)及熱處理對復(fù)合材料的微觀組織，內(nèi)生增強顆粒的大小、形貌和分布的影響，測試了復(fù)合材料的室溫和高溫力學(xué)性能、室溫干滑動摩擦磨損性能，并進(jìn)行了分析。
　　 實驗結(jié)果表明:反應(yīng)溫度為

2、840℃，保溫時間為20min時，反應(yīng)基本完成，所制備的原位復(fù)合材料中包含兩種顆粒增強相:Si、Al-Si-Fe金屬間化合物（富鐵相）。通常情況下富鐵相傾向于以細(xì)針狀生成。
　　 不同變質(zhì)劑作用下Al-Si-Fe系反應(yīng)制備的復(fù)合材料組織分析表明:三種變質(zhì)劑Mn、Sr、Y對增強顆粒富鐵相均有良好的改善作用，其中Y變質(zhì)效果最好。熱處理前經(jīng)過Y變質(zhì)后的富鐵相由細(xì)針狀變?yōu)轸~骨狀，尺寸為10μm左右。熱處理后經(jīng)過Y變質(zhì)后的復(fù)臺材料中富鐵相

3、得到進(jìn)一步細(xì)化，由魚骨狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎贪魻罨蝾w粒狀，尺寸在5μm左右。
　　 室溫拉伸性能試驗表明，復(fù)合材料中Y變質(zhì)后的復(fù)合材料力學(xué)性能最好;其鑄念下抗拉強度σb為166.7MPa，與基體相比提高了19.2％;熱處理后其抗拉強度σb達(dá)到最大值為180MPa，與基體相比提高12.5％，其斷裂方式是韌窩斷裂加小部分準(zhǔn)解理斷裂，韌窩斷裂特征較明顯。Al-Si-Fe/Al-20Si復(fù)合材料的強化機(jī)制為:位錯強化和彌散強化。
　　 室溫

4、干滑動摩擦試驗表明，熱處理前未變質(zhì)的復(fù)合材料耐磨性低于基體鋁硅合金，經(jīng)過變質(zhì)后復(fù)合材料的耐磨性高于基體，其中Sr變質(zhì)后復(fù)合材料的耐磨性能最高。熱處理后基體鋁硅合金和復(fù)合材料的耐磨性進(jìn)一步提高，其中Y變質(zhì)后復(fù)合材料的耐磨性最高(，)磨損面、亞表面和磨屑分析表明:室溫干滑動摩擦條件下，復(fù)合材料的磨損行為受到富鐵相和硅相的大小、形貌的影響;當(dāng)富鐵相的針狀形貌轉(zhuǎn)變?yōu)閴K狀或顆粒狀時，復(fù)合材料的磨損形式為微粘著磨損+磨粒磨損。
　　 高溫拉