【正文】 闊的應用前景。在諸多的顆粒增強金屬基復合材料中，鋁基復合材料由于具有密度小、熔化溫度低、高導熱性且成本低等特性，己經(jīng)得到世界范圍內(nèi)的廣泛研究并日趨工業(yè)化。因此，促進人們開發(fā)、研究新的材料，如各種復合材料，其中金屬基復合材料因為具有優(yōu)良的性能而備受人們的重視。 將試樣切割成塊，在摩擦磨損機上分別設(shè)置20N，30N，40N，50N和轉(zhuǎn)速為80r/min, 100r/min, 110r/min, 120r/min摩擦600s后稱量其磨損量。內(nèi)蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 本科畢業(yè)論文題 目：Al2O3/7075基復合材料的摩擦磨損性能研究摘 要顆粒增強鋁基復合材料因其特有的比重輕、比強度與比模量高、耐磨及耐高溫等優(yōu)良性能，在航空航天、電子和汽車制造等行業(yè)中具有廣闊的應用前景。研究表明加入8% A1203后硬度和磨損性能大大提高，表面磨痕變淺。特別是航空航天工業(yè)、宇宙空間和海洋開發(fā)事業(yè)的發(fā)展，要求新型的結(jié)構(gòu)材料具有高比強度、高比模量和耐高溫性能，不斷開發(fā)研究增強相（纖維、晶須、顆粒）與樹脂、金屬、陶瓷、碳基體復合而成的宏觀復合材料。顆粒增強鋁基復合材料是以純鋁或鋁合金為基體，復合添加一定的顆粒增強相而成的。長期以來，對MMCs制備工藝的研究一直側(cè)重于傳統(tǒng)的外加增強體與基體復合的方法，如粉末冶金法、共噴沉積法、中間合金法、液態(tài)金屬浸滲法、擠壓鑄造法等等。直到80年代中后期，才正式在世界范圍內(nèi)拉開了原位復合研究工作的序幕。該方法合成的第二相顆粒尺寸小，界面清潔，與基體相容性好，且彌散分布，從而達到強化金屬基體的目的。盡管制備過程可以相當靈活和多種多樣，但是最終的尺寸和形狀由系統(tǒng)的動力學決定，而并不取決于外部條件。還有微波引燃法、激光引燃法、化學爐法等引燃方法。但是它的缺點也很明顯：主要在于所制備的材料多為疏松開裂狀態(tài)，制備的控制困難（增強體的尺寸和形狀），目前SHS的致密化研究是該領(lǐng)域的熱點課題，以期獲得全致密高性能的結(jié)構(gòu)材料。該工藝可以生成顆粒與晶須共同增強或單獨增強的金屬基和金屬間化合物基復合材料。XDTM法的缺點較少，基本上與工藝過程的熱力學限制所導致的成分和增強體限制等有關(guān)，在高溫制備過程中容易出現(xiàn)顆粒的粗化。3反應噴射沉積(RSD)RSD法是最近發(fā)展起來的新型復合工藝，典型的方法有：反應霧化沉積(RAD)和反應低壓等離子噴射沉積(RLPPS)。反應低壓等離子噴射沉積工藝是將噴射室抽真空后通入等離子氣體（如Ar、He、H等），使氣壓升至數(shù)千帕，并利用等離子弧發(fā)生器使室內(nèi)氣體加熱和電離，在這種高能等離子的轟擊碰撞下，反應氣體和噴射的金屬液滴吸收能量而相互發(fā)生反應，生成相應的陶瓷顆粒，再與剩余的金屬液滴一起沉積后即得到這種陶瓷顆粒增強的金屬基復合材料。其缺點是工藝過程在極短時間內(nèi)完成，生成增強相數(shù)量較難控制。結(jié)果[22]表明，在1273K時CuO/Al體系反應狀況良好，生成A12O3顆粒，但顆粒分布不是很均勻；ZnO/Al、SiO2/Al體系在無其它添加物的情況下不容易發(fā)生反應，但當加入少量Mg時，即可發(fā)生反應，有MgA12O4生成；而Cr2O3/Al體系無論是否加入添加物均不發(fā)生反應。生成的A12O3顆粒細小且分布均勻，但是隨著A12O3顆粒量的增加，反應產(chǎn)物銅以網(wǎng)狀CuAl3化合物形式割裂基體，惡化了材料的性能。南京航空航天大學的朱正吼、葛振寅[25]等采用SiO2/Al體系，將粒徑10～15μm的SiO2粉末與Al粉混合均勻，在模具中輕微冷壓成初坯，利用XDTM工藝，在600℃保溫6h的條件下，成功地制備了A12O3/Al復合材料：反應生成的Si富集在A12O3粒子周圍的基體中，以細小球形的結(jié)晶體形式析出；A12O3粒子與基體的界面結(jié)合良好，界面形式可能是純物理結(jié)合或共晶界面。鋁基復合材料在制造飛機液壓管、直升機支架和閥體、衛(wèi)星反動輪等取得了較好的應用效果。其他方面，如用于制造假肢、機械泵工作室、大型耐磨環(huán)等。原位反應法制備復合材料由于增強相是反應合成的，內(nèi)生于基體之中，因而具有許多外加強化相增強鋁基復合材料所不具有的獨特優(yōu)點：1．增強體在鋁基體內(nèi)原位形核、長大，表面無污染，與基體間有良好的相容性，界面結(jié)合良好。5．能與鑄造工藝相結(jié)合，直接制備形狀復雜、尺寸變化大的近終形產(chǎn)品。增強相的均勻分布是困擾原位鋁基復合材料研究者的主要問題，雖然已有不少均質(zhì)化方法和大量的過程控制參數(shù)，但尚缺少有說服力的解決方案。在反應生成所需要的增強相的同時，有時在基體中也產(chǎn)生一些有害化合物，如Ti3Al，A14C3，F(xiàn)e3C等，它們常以針狀或條片狀，往往割裂基體，使材料性能下降；而偏析于晶粒邊界的有害化合物則嚴重影響材料的耐蝕性和抗疲勞性。響材料耐磨性的因素有很多，既有外部因素，也有內(nèi)部因素。除MgO、BN外，其余增強體都較明顯地提高了復合材料的耐磨性，將這些增強體提高復合材料耐磨性的效果進行比較，并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的區(qū)別，而含有MgO、BN的復合材料的耐磨性比基體材料的耐磨性反而要差得多。許多研究[28]表明，復合材料從微量磨損向嚴重磨損的轉(zhuǎn)變存在一個臨界轉(zhuǎn)變溫度。摩擦副表面溫度的測量方法常用的是熱電偶和遠紅外輻射測溫，但是對于一些在封閉系統(tǒng)中工作或不斷運動的部件，其摩擦表面溫度無法用常規(guī)方法確定，漸漸地又研究出一些特殊的測量方法。朱和祥[30]等人研究了不同載荷對SiCp/Al復合材料摩擦性能的影響。一般用磨損率來描述材料的耐磨性能，而磨損率是磨損量的倒數(shù)，通常試驗中磨損量用試樣的體積磨損量表示。采用單擺劃痕法研究了SiC顆粒增強鋁合金復合材料的磨損性能，結(jié)論是SiC顆粒增強2024Al復合材料的抗沖擊磨粒磨損性能比基體合金好，而且是隨著顆粒含量的增加而提高，顆粒尺寸越小，復合材料的抗沖擊磨粒磨損性能越好。制動器是機械設(shè)備中不可缺少的部件之一，如飛機著陸，火車、汽車行駛中的減速、停速,起重設(shè)備的升降、位置的控制等都需要在傳動系統(tǒng)中裝設(shè)制動器。另外，SiCp/Al復合材料還適合制作汽車驅(qū)動軸、連桿、搖臂等汽車零件。采用較多的Ti+C或Ti+B反應體系由于Ti和B昂貴的價格使研究人員轉(zhuǎn)而尋求廉價的原料：利用廉價的金屬氧化物被鋁還原發(fā)生的鋁熱反應來獲得增強顆粒，制備A1203顆粒增強金屬基復合材料成為了目前的研究熱點，人們所采用的氧化物包括CuO、Si0TiOZnO、Fe2ONi2O3等。通過測試硬度和摩擦磨損試驗來表明加入的Al2O3顆粒起到了增強體的作用。成分為硅、鐵、銅、錳、鎂、鉻、鎳、鋅、鈦、其它、鋁，其含量如下表：表21 7075鋁合金的成分元素硅鐵銅錳鎂鉻含量元素鎳鋅鈦其它鋁含量（5）余數(shù) 增強體材料為Al2O3，其為Al與 CuO按其摩爾比為1比1混合均勻壓制成塊，用鋁箔包緊然后投入900℃鋁液中經(jīng)攪拌反應得到。試驗中所用設(shè)備為：MRS10A型摩擦磨損機，XJD1金相顯微鏡。用鋼鋸把盤型7075鋁合金鋸成小塊后分別稱量，按照總量的8%配比Al2O3的Al粉和CuO粉末，將粉末混合均勻壓制成塊，用鋁箔包緊密。等待加入完畢后，用石墨棒攪拌使反應發(fā)生完全。在MRS10A摩擦磨損機上分別設(shè)置20N，30N，40N，50N和轉(zhuǎn)速為80r/min, 100r/min, 110r/min, 120r/min摩擦600s后稱量其磨損量。時間設(shè)為600s，壓力設(shè)為20N，轉(zhuǎn)速為80r/ min。制備金相試樣，在金相顯微鏡下觀察復合材料的顯微組織。4 清洗:用脫脂棉沾酒精輕擦，然后吹干試樣表面的酒精。在MRS10A型摩擦磨損試驗機上進行復合材料的耐磨性試驗。從其中的金相組織圖可以看出，8%Al2O3/7075鋁基復合材料中有著與基體合金相似的結(jié)晶組織，對合金的金相組織沒有太大的影響，顆粒也沒有被推擠到結(jié)晶的界面上去?；w材料，圖(a)、(b)都為摩擦表面都呈現(xiàn)劃痕和犁溝痕跡，這主要是由磨粒磨損引起的。隨著復合材料強度和表面硬度的逐漸增加，(a)、(b)的劃痕和犁溝由寬逐漸變細，相應的隨著劃痕變細，說明摩擦表面受磨粒磨損的程度降低，磨損量減少，這與前一章的試驗結(jié)果是一致的。 耐磨性的分析研究%Al2O3/7075摩擦磨損性能的對比隨著基體中Al2O3含量的增加，材料的磨損量如表 所示： 不同成分材料的摩擦磨損量含量（Al2O3）7075鋁合金8%Al2O3/7075磨損量%Al2O3/7075鋁基復合材料磨損量對比。氧化鋁顆粒增強鋁基或鋁硅合金基復合材料是在軟的鋁或鋁合金基體上分布著硬質(zhì)的氧化鋁顆粒?；瑒铀俣鹊姆ㄏ蜉d荷是影響摩擦行為的重要外在因素?？疾旎瑒铀俣群洼d荷對摩擦系數(shù)的影響，要考慮具體的摩