铝硅粉末冶金制备工艺和耐磨性能的研究

摘要

采用液相烧结法制备铝基粉末冶金，通过密度实验、硬度实验、磨损实验、金相实验等实验测试手段，研究了压制和烧结参数对铝基粉末冶金组织和性能的影响，添加元素对材料性能的影响，不同体积分数碳化硅对铝基复合材料工艺及组织性能的影响。实验结果表明:铝粉在压制压力为600 MPa时密度为2.78 g/cm3，本文的方程和川北公夫拟合性相一致更适用于铝粉压制，压制压力较小或压制速度大时延长压制效果较好，200目以上粗粉流动性好，成形性好，硅粉对压制有利但降低铝粉压缩性;对于共晶铝硅合金的最佳烧结工艺为570℃×1h，随烧结温度升高硬度增大，在560℃最大，但组织不均匀，在570℃时完全转化为均匀的共晶组织;烧结时间对组织影响较大，但对硬度影响较小，铝硅粉通过共晶反应熔解固相、再沉淀转化为共晶组织;合金元素对硬度和耐磨性影响最大的是铜，综合性能最优组合化学成分(wt.％)为Al-18Si-6Zn-4Cu-1.5Mg，组织主要有初晶硅、Al2Cu和Al0.71Zn0.29等相，磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损;增加碳化硅含量对压制密度影响不大却能促进致密化，碳化硅在5-15 vol.％时硬度较大，在15-30 vol.％时耐磨性较好，与金刚砂砂纸对磨的磨损机制是磨粒磨损和剥离磨损。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 粉末冶金发展现状

1．2 铝基粉末冶金概况

1．3 铝基粉末冶金工艺

1．3．1 制粉

1．3．2 预处理

1．3．3 压形

1．3．4 烧结

1．4 铝基粉末冶金

1．4．1 铝硅基粉末冶金

1．4．2 颗粒增强铝硅基粉末冶金

1．4 本课题研究目的和内容

2 实验材料、设备及方法

2．1 实验材料

2．2 实验设备

2．3 粉末冶金合金制备

2．3．1 压制

2．3．2 烧结

2．4 性能检测与表征

2．4．1 密度实验

2．4．2 硬度实验

2．4．3 微观组织观察

2．4．4 磨损实验

2．4．5 XRD检测实验

3 实验结果与分析

3．1 压制参数对压坯密度的影响

3．1．1 压制压力对压坯密度的影响

3．1．2 压制速度对压坯密度的影响

3．1．3 保载时间对压坯密度的影响

3．1．4 粉末质量对压坯密度的影响

3．1．5 粉末颗粒度对压坯密度的影响

3．1．6 硅含量对压坯密度的影响

3．1．7 小结

3．2 烧结对共晶铝硅粉末冶金组织的影响

3．2．1 烧结温度对共晶铝硅组织的影响

3．2．2 烧结温度对硬度的影响

3．2．3 烧结时间对共晶铝硅组织的影响

3．2．4 共晶铝硅的烧结特性

3．2．5 小结

3．3 合金元素对组织性能的影响

3．3．1 合金成分设计

3．3．2 正交试验结果

3．3．3 合金元素对组织的影响

3．3．4 合金元素对硬度影响

3．3．5 合金元素对磨损的影响

3．3．6 磨损特性

3．3．7 小结

3．4 碳化硅对铝硅粉末冶金材料组织性能的影响

3．4．1 碳化硅对铝硅粉末冶金工艺的影响

3．4．2 碳化硅对铝硅粉末冶金材料显微组织的影响

3．4．3 碳化硅对铝硅粉末冶金材料硬度的影响

3．4．4 碳化硅对铝硅粉末冶金材料磨损的影响

3．4．5 小结

结论

参考文献

作者简历

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