熔铸-原位合成tic7075复合材料的摩擦磨损性能

《熔铸-原位合成tic7075复合材料的摩擦磨损性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、http://www.paper.edu.cn原位合成TiC/7075复合材料的摩擦磨损性能11,2113孙淼，杨滨，许存官，崔向中，王锋1北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京(100083)2中国科学院国际材料物理中心，沈阳(110016)3北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室，北京(100083)E-mail:byang@skl.ustb.edu.cn摘摘摘要要要：要：：：本文采用熔铸-原位合成法制备了3-8%TiC/7075复合材料（质量百分数，下同），并对其摩擦磨损性

2、能进行了研究。结果表明，TiC颗粒的形成具有细化晶粒的作用，对基体的硬度和耐磨性有很大的改善作用。随着TiC颗粒含量的增加，复合材料的体积磨损率减少（耐磨性提高）。在低载荷下（10N），熔铸-原位合成8%TiC/7075复合材料的耐磨性优于7075铝合金。然而，在高载荷下（40N），8%TiC/7075复合材料的耐磨性却低于7075铝合金，表明附加载荷对颗粒增强金属基复合材料的耐磨性有很大的影响。研究表明，固定载荷，增加滑动速度，7075铝合金和8%TiC/7075复合材料的耐磨性均呈下降的趋势，但

3、8%TiC/7075复合材料的耐磨性下降幅度低于7075铝合金。关键词：：：原位合成：，TiC/7075复合材料，硬度，摩擦磨损中图分类号：：：TG302.31.引引引言言言颗粒增强铝基复合材料以优良的综合力学性能在汽车、高速机械、飞机、航天、运输以[1-6]及运动器材中得到广泛的应用。TiC/7075复合材料的抗拉强度、弹性模量等力学性能优[7-8]异，作为抗磨材料或减摩材料使用时，在航空航天、汽车结构件等领域都具有非常广阔的应用前景。本文主要研究了熔铸-原位合成TiC/7075复合材料的耐磨性，

4、以期揭示原位合成TiC颗粒含量以及施加载荷、滑动速度等外部摩擦磨损因素对材料耐磨性能的影响。2.试验材料及方法采用纯度≥99.5wt%、粒度分别＜45µm，＜45µm和＜75µm的工业钛粉，碳粉，铝粉为原位合成材料。按Ti：C：Al＝16：4：1的比例（质量比）称取Ti、C、Al粉末，在自制的倾斜式混料机中混合至均匀。室温下单向压制成直径20mm，高为30mm的预制块，压制压力约50MPa。压块随后放入101-2型电热鼓风干燥箱内200℃烘干除气1h。基体选用7075铝合金，成分（质量分数）为：Al

5、-5.59%Zn-2.44%Mg-1.62%Cu。在中频感应电炉内熔化5kg的7075铝合金，过热度约为200℃。用石墨钟罩分别将占基体重量3%、5%、8%的Ti-C-Al预制块压入基体熔体中，使其反应生成3、5、8%TiC/Al的复合熔体。随后，复合材料熔体经充分搅拌并降温至730℃时用六氯乙烷（C2Cl6）精炼除气，最后用金属模浇铸成铸锭。铸锭经机加工后进行热挤压，挤压温度为410℃，挤压速度为5m/min，挤压比为25:1，最终挤压成φ20mm棒材。热处理工艺：固溶温度为475℃，保温1.5h

6、，水淬冷却后采用120℃保温24h的时效处理制度。球-盘滑动摩擦磨损实验在UMT显微力学测试仪（UniversalMicro-Tribometres）上进行。盘型样品由3、5、8%TiC/7075复合材料和未加颗粒的7075铝合金制成。样品被加工成Φ20mm____________________________________本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（20051003650）资助。-1-http://www.paper.edu.cn×5mm的试样。上试件为直径3.175mm的GCr

7、15钢球，表面硬度为HRC62～64。试验所加载荷为10N、20N、30N和40N，摩擦磨损过程中球和样品之间的相对滑动速度为0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s，磨损时间为10min，旋转半径为5mm。在摩擦磨损试验前用金相砂纸磨光样品表面。磨损试验前后，样品在超声清洗器内用丙酮洗净。采用CambridgeS250MK2型扫描电子显微镜（SEM）观察复合材料的磨面和磨屑形貌。材料的磨损情况用试验后试样的磨损量来衡量。磨损量以磨损体积表示，试验后在样品[9]表面上形成一个直径为10mm的圆形磨痕

8、，在显微镜下测量磨痕的宽度。计算方法如下：V=2πRr2sin−1ww(4r2w2)5.0−−（1）2r43式中，V－样品的磨损量（体积损失），m；R－磨痕半径，mm；r－球的半径，mm；w－3磨痕的宽度，mm。磨损率以单位时间内的磨损量表示，即磨损率＝磨损体积(m)/磨损时间(h)。3.试验结果及讨论3.1材料的硬度7075铝合金及3、5、8%TiC/7075复合材料的硬度如表1所示。从表1中可以明显的看出，与未加颗粒的合金相比，