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不同速度下Al2O3颗粒增强铝锰基复合材料摩擦磨损性能的研究

发布人:上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn 更新时间:2016-04-09
研究了Al2O3颗粒增强铝锰基复合材料的摩擦磨损性能,为防腐、压延制品选材以及该复合材料的推广应用提供理论依据,为未来铝锰基材料的进一步研究与应用奠定基础。

锰是锰合金的主要控制成分,其含量通常为1.0%1.6%,过高会影响铸造性能,过低则会降低制品性能。铝锰系合金属于热处理不可强化的变形合金,具有密度低,表面光洁耐蚀,良好的导电导热性能,反射性,优良的焊接性能和加工性能等特性。在电子,建筑,能源及信息科学等领域有着广泛的应用,尤其是在各种加工性能和耐蚀性能比纯铝高的场所。由于铝锰合金的一些固有因素,要对其结构性能进行改变还存在很多问题,相对适宜的方法是添加细化剂来改变合金的微观结构,但是这种方法成本较高、工艺复杂、细化效果不稳定。鉴于此,本文研究了Al2O3颗粒增强铝锰基复合材料的摩擦磨损性能,为防腐、压延制品选材以及该复合材料的推广应用提供理论依据,为未来铝锰基材料的进一步研究与应用奠定基础。

铝锰合金采用井式电阻炉熔炼,将纯铝锭放入石墨坩埚中加热熔化,升温至860℃,扒渣后加入锰碎粒,连续搅拌5min,加入0.3%MgCl2除杂,降温至760℃后浇入铸铁模具中制得铝锰合金,记为1#试样,其含锰量为0.90%,硬度为18.5HBS。将纯铝锭放入石墨坩埚中加热熔化,升温至900℃扒渣,然后加入锰碎粒,连续搅拌5min,再加入3%工业超细Al2O3颗粒,搅拌10min,其他工艺与铝锰合金的制备相同,制得Al2O3颗粒增强铝锰基复合材料,记为2#试样,其锰含量为0.97%,硬度为23.2HBS

实验在常温无介质下M-2000型摩擦磨损实验机上进行,摩擦副材料为淬火45#钢,尺寸为Φ40mm×10mm,表面硬度为4852HRC。在摩擦磨损过程中,记录摩擦系数在不同载荷下随时间的变化情况,为材料摩擦性能的研究提供依据,实验在不同速度下进行,第一组为磨损试验机上的低速,速度为200r/min0.375m/s,摩擦时间为42min;第二组为磨损试验机上的高速,速度为400r/min0.75m/s,摩擦时间为21min。两组试验分别在载荷为205080110140N下进行。

在高速情况下,材料的摩擦磨损受速度的影响;低速情况下,材料的摩擦磨损几乎不会受影响。由于Al2O3颗粒的增强作用使得复合材料的耐磨性高于铝锰合金的,在磨损的过程中因为Al2O3颗粒的承载作用,所以合金的磨损率高于复合材料。随着载荷的增加,材料的磨损机制发生改变,磨损机制由低载的颗粒磨损转化为高载的剥层磨损。材料的磨损机制的转变导致了材料磨损量的增加,剥层磨损使得材料的磨损更加严重。

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