【導(dǎo)讀】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(yīng)用前景。的浮渣，將熔體澆鑄到預(yù)熱的模具中，快速冷卻。顆粒是在基體內(nèi)部原位反應(yīng)生。成，顆粒細(xì)小，表面潔凈，與基體結(jié)合良好。為80r/min,100r/min,110r/min,120r/min摩擦600s后稱量其磨損量。入8%A1203后硬度和磨損性能大大提高，表面磨痕變淺。

　　

【正文】 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 19 19 表 7075 鋁合金 與含 8%Al2O3/7075 鋁基復(fù)合材料 維 氏硬度表 組數(shù) 材料 1 2 3 4 5 平均 基體 含 8%Al2O3 在表 中基體材料的平均硬度為 而加入 Al2O3后硬度提高了原來的兩倍還多，由于 Al2O3顆粒附在基體晶界或者晶內(nèi)，在澆鑄石有效地阻止了晶粒長(zhǎng)大，還有就是 Al2O3顆粒本身硬度比較高，這也是材料硬度 提高 的一個(gè)重要 因素。 耐磨性的分析研究 與 8%Al2O3/7075 摩擦磨損性能的 對(duì)比 隨著基體中 Al2O3含量的增加，材料的磨損量如表 所示： 表 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 表 為 7075 鋁合金 與含 8%Al2O3/7075 鋁基復(fù)合材料 磨損量對(duì)比。由 試 驗(yàn)結(jié)果可見，三種不同 Al2O3硅含量的復(fù)合材料的 磨損率隨著基體 Al2O3含量的增加而降低。這是因?yàn)殡S著復(fù)合材料基體 Al2O3含量的提高，材料的硬度提高，摩擦表面體抗磨粒犁削的能力增強(qiáng)。由于復(fù)合材料磨損率降低，脫落到摩擦面間的Al2O3 顆粒減少，由硬質(zhì)顆粒引起的對(duì)摩擦材料的磨粒磨損減少，故隨著 Al2O3含量的增加，摩擦材料的磨損率也下降。 氧化鋁顆粒增強(qiáng)鋁基或鋁硅合金基復(fù)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。由于氧化鋁的硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁或鋁合金基體，在摩擦開始后，復(fù)合材料表面的基體首先被磨掉，而使氧化鋁顆粒暴露在材料表面，與對(duì)偶面直接接觸，起到了承受載荷、防止對(duì)磨材料與基體的接觸、保護(hù)基體材料的作用。當(dāng)基體對(duì)氧化鋁顆粒的約束力不足以抵內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 20 抗摩擦力對(duì)顆粒的作用時(shí)，氧化鋁顆粒就會(huì)發(fā)生脫落，脫落的顆粒在磨面上可以起到 “滾珠 ”的作用，從而對(duì)復(fù)合材料的磨損起到一定的減磨作用。隨著氧化鋁含量的增加，磨面上的氧化鋁顆粒就越多，起的 “承受載荷 ”和 “滾珠效應(yīng) ”的作用就越大，從而減磨作用就越明顯。 轉(zhuǎn)速對(duì) 鋁基復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響 滑動(dòng) 速度的法向 載荷 是影響摩擦行為的重要外在因素。人們最初認(rèn)為系數(shù)與滑動(dòng)速度和載荷無關(guān)。但后來一系列試驗(yàn)結(jié)果表明 [12]，不同材料的摩擦系數(shù)隨著滑動(dòng)速度和載荷的變化而表現(xiàn)出不同的摩擦磨損機(jī)制。且不同滑動(dòng)速度和 載荷 條件下，其他摩擦磨損影響因素的作用程度也不同，摩擦系數(shù)與 載荷 之間通常表現(xiàn)出復(fù)雜的關(guān)系?？疾旎瑒?dòng)速度和 載荷 對(duì)摩擦系數(shù)的影響，要考慮具體的摩擦材料和外部條件的作用。 圖 不同轉(zhuǎn)速對(duì)摩擦系數(shù) (a)與磨損量 (b)的影響 由圖 (a)可知：隨著轉(zhuǎn) 速的提高，試樣的摩擦系數(shù)趨于平緩，在 之間，這表明材料的磨擦損性能穩(wěn)定， 加入 Al2O3后使得材料的摩擦系數(shù)趨于穩(wěn)定，提高了材料的穩(wěn)定性。由圖 (b)可知在基體材料加入 Al2O3后，大大提高了材料耐磨性能，圖 (b)中 B 曲線代表基體材料隨轉(zhuǎn)速變化的磨損量， C 曲線是加入 Al2O3后材料的磨損量，可見加入 Al2O3減少磨損磨損量大約一倍有余。從結(jié)果中可以看出，復(fù)合材料的磨損量和磨損率隨著氧化鋁顆粒含量的增加而降(a) 2 1 (b) 2 1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 21 21 低，說明基體中加入增強(qiáng)體氧化鋁后，提高了復(fù)合材料的耐磨性能 。并且表明材料的耐磨性 能隨著氧化鋁顆粒含量的增加而增強(qiáng)。 載荷 對(duì)鋁基復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響 圖 為在 90r/min 速度下，法向 載荷 對(duì)摩擦系數(shù)的影響。圖中摩擦系數(shù)分別為以相同初始速度進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn) 10 次，取 10 次摩擦系數(shù)的平均值。由圖 (a)可見，隨著 載荷 的增加，摩擦系數(shù) 除了 20N 較低外總體趨勢(shì)平緩， 基本保持在 到 范圍內(nèi)。 圖 不同 載荷 對(duì)材料摩擦磨損量 (a)與摩擦系數(shù) (b)的影響 如圖 (b)所示，隨著 載荷 的增加，復(fù)合材料的磨損率沒有太大變化， 但基本趨勢(shì)趨于升高 。 致密化過后的復(fù)合材料由于總體硬度和強(qiáng)度都較高，其整體承受載荷能力較高，在本文 試 驗(yàn)條件下，載荷的增加并沒能使復(fù)合材料的磨損機(jī)制發(fā)生大的變化，因此復(fù)合材料磨 損率表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。摩擦材料的磨損率隨著制動(dòng) 載荷 的增加， 在 載荷 達(dá)到 30N 時(shí)磨損率增加明顯，說明該載荷下，由于溫升較快，高溫使摩擦材料性能下降，導(dǎo)致磨損率增加。 (a) 2 1 1 2 (b) 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 22 結(jié)論 本次試驗(yàn)是在 7075 基加入 Al2O3作為增強(qiáng)體顆粒來提高材料的性能，通過本次試驗(yàn)可以得到以下結(jié)論： 1 作為增強(qiáng)體顆粒的 Al2O3大大提高了材料的硬度，耐磨性。 2 用 Al 粉與 CuO 作為前驅(qū)體原位生成 A12O3顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料， A12O3顆粒細(xì)小，為近似球形，能夠均勻分布地在基體中。 3 隨著基體中 A12O3含量的增加，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)越來越穩(wěn)定 ，磨損量越來越低，磨損性能提高。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 23 23 參考文獻(xiàn) [1] 沃丁柱，李順林 .復(fù)合材料大全 [M].北京 ： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 [2] 吳人潔 .金屬基復(fù)合材料的進(jìn)展 [J].復(fù)合材料學(xué)報(bào)， 1990， 01:1015 [3] 吳人潔 .復(fù)合材料 [M].天津 ： 天津大學(xué)出版社， 2020 [4] 周祖福 .復(fù)合材料 學(xué) 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