SiCp-AZ91D鎂基復(fù)合材料的摩擦磨損行為研究.pdf

1、攪拌鑄造顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料具有典型的“項(xiàng)鏈狀”顆粒分布的特征。本文研究了這種顆粒分布對(duì)碳化硅顆粒增強(qiáng) AZ91D鎂基復(fù)合材料的摩擦磨損行為的影響。首先，研究了摩擦條件（滑動(dòng)距離、外加載荷、滑動(dòng)速度）以及材料內(nèi)部因素（顆粒的體積分?jǐn)?shù)、顆粒尺寸）對(duì)鑄態(tài)復(fù)合材料的摩擦磨損行為的影響規(guī)律及機(jī)制。然后，通過(guò)熱擠壓改變“項(xiàng)鏈狀”顆粒分布，研究了擠壓態(tài)復(fù)合材料的摩擦磨損行為及其機(jī)制。
　　研究表明鑄態(tài)復(fù)合材料中，碳化硅顆粒呈現(xiàn)典型的“項(xiàng)鏈狀”

2、分布，這種分布會(huì)引起碳化硅顆粒與基體合金之間的界面弱結(jié)合。這種顆粒分布能夠促進(jìn)剝層磨損的發(fā)生。鑄態(tài)復(fù)合材料在摩擦過(guò)程中展現(xiàn)出磨合階段及穩(wěn)定磨損階段，同時(shí)隨著滑動(dòng)距離的變化磨損機(jī)制也相應(yīng)發(fā)生了改變。在當(dāng)摩擦過(guò)程中載荷較大時(shí)，界面弱結(jié)合會(huì)引起碳化硅顆粒從基體脫落。因此，在較高載荷條件下，碳化硅顆粒會(huì)提高材料的磨損率，而當(dāng)載荷降低至10N時(shí)，碳化硅顆粒的存在，能夠降低材料的磨損率。當(dāng)速度較低時(shí)，SiC顆粒能夠阻止基體表面與鋼盤(pán)表面的直接接觸，

3、從而提高了耐磨性。然而速度升高會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦熱使復(fù)合材料的磨損表面軟化，基體表面與對(duì)磨鋼盤(pán)表面直接接觸，SiC顆粒的作用基本消失。顆粒尺寸越小，體積分?jǐn)?shù)越高，“項(xiàng)鏈狀”分布越明顯。顆粒尺寸較大時(shí)，顆粒與基體之間的界面結(jié)合越好，良好的界面結(jié)合可以提供更大的載荷承受能力，因而延緩復(fù)合材料從氧化磨損到剝層磨損的過(guò)程，表現(xiàn)出更好的耐磨性。顆粒體積分?jǐn)?shù)越大，越容易從基體中拔出，材料的耐磨性也會(huì)相應(yīng)的下降。從鑄態(tài)材料的摩擦磨損行為中發(fā)現(xiàn)了氧化磨損

4、、磨粒磨損、剝層磨損三種磨損機(jī)制。
　　在擠壓態(tài)復(fù)合材料中，碳化硅顆粒原來(lái)典型的“項(xiàng)鏈狀”分布消失，并形成了均勻的顆粒分布。這種分布會(huì)改善碳化硅顆粒與基體合金之間的界面結(jié)合。此種顆粒分布能夠提升抗剝層磨損的能力，但是也促進(jìn)了黏著磨損的傾向。擠壓態(tài)復(fù)合材料滑動(dòng)過(guò)程中主要經(jīng)歷了低磨損率階段，長(zhǎng)距離內(nèi)磨損率基本恒定的階段，最后磨損率再一次下降的階段。同樣擠壓態(tài)復(fù)合材料隨滑動(dòng)距離的變化磨損機(jī)制也發(fā)生了改變。當(dāng)摩擦過(guò)程中載荷較大時(shí)，界面結(jié)合

5、的提高會(huì)減少碳化硅顆粒從基體脫落，但是同時(shí)也增加了材料發(fā)生黏著磨損的傾向。SiC的加入可以阻礙基體的塑性流動(dòng)進(jìn)而提高基體的抗黏著磨損的能力。SiC顆粒在低速下能夠阻止基體表面與鋼盤(pán)表面的直接接觸，從而提高了耐磨性。然而速度升高產(chǎn)生大量的摩擦熱使復(fù)合材料的磨損表面軟化，基體表面又容易與對(duì)磨鋼盤(pán)表面直接接觸，SiC顆粒的作用基本消失。項(xiàng)鏈狀分布的顆粒比均勻分布的顆粒具有更好的抗黏著磨損能力；隨著顆粒尺寸的增加或顆粒體積分?jǐn)?shù)的減小，顆粒在基體