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不同速度下Al2O3顆粒增強鋁錳基復合材料摩擦磨損性能的研究
錳是鋁錳合金的主要控制成分,其含量通常為1.0%~1.6%,過高會影響鑄造性能,過低則會降低制品性能。鋁錳系合金屬于熱處理不可強化的變形合金,具有密度低,表面光潔耐蝕,良好的導電導熱性能,反射性,優良的焊接性能和加工性能等特性。在電子,建筑,能源及信息科學等領域有著廣泛的應用,尤其是在各種加工性能和耐蝕性能比純鋁高的場所。由于鋁錳合金的一些固有因素,要對其結構性能進行改變還存在很多問題,相對適宜的方法是添加細化劑來改變合金的微觀結構,但是這種方法成本較高、工藝復雜、細化效果不穩定。鑒于此,本文研究了Al2O3顆粒增強鋁錳基復合材料的摩擦磨損性能,為防腐、壓延制品選材以及該復合材料的推廣應用提供理論依據,為未來鋁錳基材料的進一步研究與應用奠定基礎。
鋁錳合金采用井式電阻爐熔煉,將純鋁錠放入石墨坩堝中加熱熔化,升溫至860℃,扒渣后加入錳碎粒,連續攪拌5min,加入0.3%MgCl2除雜,降溫至760℃后澆入鑄鐵模具中制得鋁錳合金,記為1#試樣,其含錳量為0.90%,硬度為18.5HBS。將純鋁錠放入石墨坩堝中加熱熔化,升溫至900℃扒渣,然后加入錳碎粒,連續攪拌5min,再加入3%工業超細Al2O3顆粒,攪拌10min,其他工藝與鋁錳合金的制備相同,制得Al2O3顆粒增強鋁錳基復合材料,記為2#試樣,其錳含量為0.97%,硬度為23.2HBS。
實驗在常溫無介質下M-2000型摩擦磨損實驗機上進行,摩擦副材料為淬火45#鋼,尺寸為Φ40mm×10mm,表面硬度為48~52HRC。在摩擦磨損過程中,記錄摩擦系數在不同載荷下隨時間的變化情況,為材料摩擦性能的研究提供依據,實驗在不同速度下進行,第一組為磨損試驗機上的低速,速度為200r/min,0.375m/s,摩擦時間為42min;第二組為磨損試驗機上的高速,速度為400r/min,0.75m/s,摩擦時間為21min。兩組試驗分別在載荷為20、50、80、110、140N下進行。
在高速情況下,材料的摩擦磨損受速度的影響;低速情況下,材料的摩擦磨損幾乎不會受影響。由于Al2O3顆粒的增強作用使得復合材料的耐磨性高于鋁錳合金的,在磨損的過程中因為Al2O3顆粒的承載作用,所以合金的磨損率高于復合材料。隨著載荷的增加,材料的磨損機制發生改變,磨損機制由低載的顆粒磨損轉化為高載的剝層磨損。材料的磨損機制的轉變導致了材料磨損量的增加,剝層磨損使得材料的磨損更加嚴重。作為值得信賴的合作伙伴和高品質金屬合金的半成品供應商,艾荔艾擁有完善的服務體系和專業的團隊。在同客戶交易的過程中,我們力求根據不同的應用需求將我們的產品做到精益求精。針對當前和未來的市場需求,艾荔艾致力于為客戶提供最佳的金屬材料解決方案。
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