7075铝合金表面SiC/MoS2复合材料层的组织结构与性能表征

摘要

铝合金虽然具有密度小、比强度高等优点，但耐磨性较差的缺点在很大程度上限制了其进一步应用。本文利用搅拌摩擦加工(FSP)技术在铝合金表面制备出改性复合材料层，改善其耐磨性，并对加工道次、加工速度、搅拌头转速、添加混合颗粒质量、颗粒混合体积比、时效时间等参数变化条件下复合材料层组织和性能进行研究和分析，研究结果表明：　　1)当加工速度为45 mm/min时，增加轴肩下压量，有利于材料表面犁沟缺陷的愈合，至1.1 mm时，表面成型良好，犁沟缺陷完全消除；增加道次，有利于消除隧道孔缺陷以及减少颗粒偏聚，使颗粒分布均匀；相同道次下，转速增大，截面越容易出现颗粒偏聚；改变添加颗粒的质量变化时发现，添加0.35 g时试样的颗粒分布最均匀；添加MoS2颗粒能改善SiC颗粒，使截面颗粒分散均匀，减少团聚。　　2)时效120 h后合金表面硬度值最低，为164 HV，由于较低的硬度，在FSP加工过程中，材料塑性流动较好，颗粒在截面的团聚现象减少，分布均匀。　　3)在1200 rpm，25mm/min，4道次，添加量为0.4g时，单独添加SiC与MoS2的FSP试样的截面颗粒聚集且分布不均匀，其搅拌区硬度起伏较大，平均硬度值分别为141±19.95 HV，144±19.68 HV；添加SiC与MoS2的体积比为2:1的FSP试样由于颗粒分布均匀，截面搅拌区区域硬度值稳定，为124±4.02 HV。　　4)在摩擦磨损试验中，复合层主要发生了粘着与磨粒磨损，并伴有疲劳与氧化磨损。磨损初期，复合层表面发生犁削作用，摩擦系数大，磨损严重。磨损中后期耐磨与减摩颗粒在磨痕中分布，摩擦系数降低；在4道次，1200 rpm，25mm/min，添加SiC与MoS2的体积比为2:1，质量为0.4g条件下，颗粒在截面的团聚现象减少，分布均匀，复合层耐磨性较好，其体积磨损量为0.590±0.12mm3。　　5)复合材料层试样拉伸断裂处在热影响区，且发生微弱的颈缩现象，断裂方式以韧性断裂为主，其综合抗拉强度性能较好，抗拉强度值及拉伸率最高可达340 Mpa，13.67％。断裂主要是源于截面上混合颗粒的严重偏聚、试样搅拌区的疏松孔洞、或热机影响区组织分界处。

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1 绪论

1.1 前言

1.2 搅拌摩擦加工技术

1.3 搅拌摩擦加工技术的应用

1.4 加工参数对增强颗粒分布均匀性和复合材料层性能的影响

1.5 课题的研究意义和内容

2 试验材料与方法

2.1试验材料

2.2 试验设备

2.3 试验方法

3 制备工艺参数对复合材料层组织和性能影响

3.1 试验工艺

3.2 制备工艺参数对复合材料层影响

3.3 小结

4 颗粒参数对复合材料层组织和性能影响

4.1 试验参数

4.2 颗粒参数对复合材料层影响

4.3 小结

5时效时间对复合材料层组织和性能影响

5.1 试验参数

5.2 时效时间对铝合金组织和性能影响

5.4 小结

6 结论

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果