鋁基梯度復合材料的熱穩(wěn)定性、熱處理工藝及耐磨性能研究.pdf

1、鋁基梯度復合材料具有強度高、耐磨性能好、安全系數(shù)高等優(yōu)點，可以廣泛應用于汽車、列車和大型機械的制動部件。這類材料表面層的增強相含量高，耐磨性能優(yōu)異，其塑性和韌性沿著增強相濃度梯度降低的方向而提高，可以改善此類材料的使用安全性。以往的研究重視材料初始組織對其摩擦性能影響，很少考慮制動部件在長期工作過程中因摩擦熱導致組織變化對其力學性能和耐磨性能的影響。本論文采用噴射沉積技術制備了SiCp/Al-20Si-4.5Cu梯度復合材料，研究了該梯

2、度復合材料的組織熱穩(wěn)定性，優(yōu)化了熱處理工藝參數(shù)并探討了熱暴露處理及熱處理工藝對材料耐磨性能的影響。
　　 研究了熱暴露溫度和時間對梯度復合材料的組織及性能影響，結果表明:梯度復合材料在200℃及以下熱暴露時，隨著時間延長，材料的組織沒有發(fā)生明顯改變、硬度和強度表現(xiàn)比較平穩(wěn)，具有比較好的組織穩(wěn)定性能。隨著熱暴露溫度的升高，梯度復合材料的硬度及強度呈現(xiàn)一定幅度的下降，但高SiC含量試樣下降幅度明顯低于SiC含量低試樣，15％SiC含

3、量的梯度層在300℃高溫仍具有比較好的力學性能，具有一定穩(wěn)定性能。隨著SiC含量的增加，材料的熱穩(wěn)定性能提高。
　　 開展了梯度復合材料熱處理工藝研究，通過實驗摸索出熱處理工藝規(guī)律，并結合材料的應用背景制定出最佳工藝。結果表明:梯度復合材料中SiC顆粒濃度的梯度變化導致基體合金時效速度的梯度變化;15％SiC含量的表層進行峰值時效時的強度最高，抗拉強度為432MPa，伸長率為5.4％，這時沿SiC顆粒濃度梯度降低方向上的基體合金

4、則處于欠時效狀態(tài)，塑性比較好。SiCp/Al-20Si-4.5Cu梯度復合材料的最佳熱處理工藝參數(shù)為:485℃固溶1.5h，175℃時效7h。
　　 研究了熱暴露處理、熱處理以及不同測試條件對材料摩擦磨損性能的影響，結果表明:熱暴露溫度200℃及以下，材料的平均摩擦系數(shù)和磨損率變動幅度很小，整體表現(xiàn)出了良好的摩擦熱穩(wěn)定性。隨著梯度方向SiC含量增加，材料磨損性能更好，熱穩(wěn)定性摩擦測試的結果更穩(wěn)定。熱處理能明顯提高材料的耐磨性能，