NanoSiCpAl复合材料的制备与摩擦磨损性能

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1、哈尔滨工业大学1学硕士学位论文摘要本文研究了nano-SiCp/Al复合材料制备过程中的混粉工艺，并采用优化的混粉工艺制备了体积分数为1.3>5%的nano-SiCp/Al复合材料和基体材料，并对制备出的材料进行了常温力学性能以及干滑动摩擦条件下的摩擦磨损性能进行了研究。对球磨和在酒精中采用超声波湿混两种混粉工艺制备的复合颗粒的形貌和制备出的复合材料微观组织的观察，以及对两种方法制备的材料的常温拉伸性能的比较表明:球磨的棍粉效果要优于湿混。通过对球磨工艺中的球料比，转速，保护气氛以及过程控制剂对混粉效果的影响的研究，确定的最佳球磨工艺参数为:采用氢气保护，球料质量比为4:1，转速为300r

2、ad/min。以此工艺制备了体积分数分别为1,3.5%的nano-SiCp/Al复合颗粒和基体颗粒，在空气炉中热压成复合材料，并进行热挤压。对挤压后的nano-SiCp/A1复合材料和基体材料进行了常温力学性能测试和微观组织结构观察。结果表明，nano-SiC颗粒能够比较均匀地分布在Al基体中，并能有效地阻碍位错的运动和抑制晶粒和亚晶粒的长大。随nano-SiC颖粒含量的增加，材料的抗拉强度和硬度增加，但塑性有所降低。对比材料在干滑动条件下摩擦磨损曲线以及对磨损表面的分析表明:随载荷增大，复合材料与基体合金的体积磨损率呈上升趋势。但nano-SiCp/Ai复合材料的体积磨损率均低于基体材料

3、。随nano-SiC颗粒体积分数的增加，磨损率降低，摩擦系数变化不大。说明nano-SiC颗粒的加入能够提高材料的耐磨性。复合材料和基体材料的磨损机制相同，均以粘着磨损为主，氧化磨损为辅的混合磨损机制。关键词纳米复合材料;碳化硅;球磨:摩擦:磨损哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInthispaper,themillingtechniqueduringthefabricationprocessesofnano-SiCp/AIcompositeswasstudiedandoptimized.Theoptimizedball-millingparameterswereadopted

4、tofabricatenano-SiCp/Alcompositeswithvolumefractionof1%;3%;5%andmatrixmaterial.TheambienttensilepropertiesandtribologicalpropertiesindryslidingconditionwereanalyzedItwasshownthattheeffectofmixingbyball-millingisbetterthanthatofwet-mixingthroughtheobservationofmorphologyofthecompositepowdersmadebyt

5、hesetwotechniqueandmicrostructureofthecompositesandcomparingoftheambientmechanicalpropertiesofthematerialsAccordingtotheinvestigationsoftheinfluencesofchargeratio,rotatespeed,protectivegasandprocesscontrolagentontheball-millingeffect,theball-millingparameterswereoptimizedasfollowed:chargeratio:4:1

6、;rotatespeed:300rad/min;withoutprocesscontrolagentandball-millinginAtgasNano-SiCp/Alcompositepowderswithvolumefractionof1%;3%0;5%andmatrixpowdersweremilledbytheoptimizedball-millingtechnique,andthenwerehot-pressedandhot-extruded.Theobservationofthemicrostructureofthematerialsindicatedthatnano-SiCp

7、articleswerehomogeneouslydistributedinthealuminummatrix,andcouldefectivelyinhibitthemovementofthedislocationsandthegrowthofthegrainandsub-grainTheresultsofthetensileandhardnessofthecompositesshowedthattensilestre