铝-石墨复合材料的半固态制备及其摩擦性能研究

摘要

铝-石墨复合材料是一种理想的自润滑材料，非常适用于制造轴瓦、缸套等耐磨减摩零件。本文利用半固态铸造技术制备了铝-石墨复合材料，并对其微观组织和摩擦性能进行了研究，具体如下： 1.利用半固态铸造技术制备了组织均匀的铝-石墨复合材料。借助于自行开发的电磁-机械复合搅拌装置制备了铝-石墨半固态浆料并对其进行了研究，得出了浆料固相率与搅拌温度之间的线性关系；明确了铝-石墨半固态铸锭的浆料固相率与石墨颗粒聚集区尺寸之间的关系；获得了消除铝-石墨复合材料石墨颗粒宏观偏析的条件：当半固态浆料的固相率大于30％时，能基本消除铝-石墨复合材料中石墨的不均匀分布。 2.采用销盘摩擦磨损试验机，在干摩擦条件下，对半固态铸造的铝-石墨复合材料与45钢组成的摩擦副进行了摩擦性能研究，探索了摩擦系数μ与试样承受载荷Ⅳ的关系，确定了它们之间的关系式为： μ=0.256+(1.157×10-4)N+(8.749×10-7)N2同时，明确了摩擦系数与摩擦时间之间的关系，揭示了在不同摩擦时间下摩擦表面的特征，确定了摩擦机理。结果表明，摩擦时间在0～40min阶段，摩擦系数随时间的延长，急剧下降；在40～120min阶段，随着时间的增加，摩擦系数的下降趋于缓慢，只有小量的降低；而在120min之后，摩擦系数不随时间变化，稳定在0.2763左右。 3.分析了在摩擦过程中石墨自润滑膜的形成机理，得出了摩擦系数的变化受摩擦表面石墨成膜过程的影响规律。

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致谢

1综述

1.1铝-石墨复合材料的国内外研究现状

1.1.1铝-石墨复合材料制备的研究现状

1.1.2铝-石墨复合材料的摩擦性能研究现状

1.2半固态金属成形技术的发展和应用

1.2.1半固态浆料的制备方法

1.2.2半固态金属的成形工艺

1.2.3半固态金属组织的形成机理

1.3复合材料的摩擦和磨损理论

1.3.1摩擦磨损概述

1.3.2滑动摩擦涉及的主要摩擦理论

1.3.3磨损机理的分类

1.3.4影响金属基-石墨复合材料摩擦磨损性能的因素

1.4小结

1.5选题的背景和意义

1.5.1选题的背景

1.5.2研究的意义

1.6本文研究的主要内容

2铝-石墨复合材料的半固态制备

2.1实验材料

2.2半固态浆料的制备装置

2.2.1电磁搅拌的原理和作用

2.2.2机械搅拌器的原理和作用

2.3半固态浆料的制备过程

2.4半固态浆料固相率与搅拌温度之间的关系

2.5石墨的分布规律及半固态组织研究

2.5.1固相率对石墨在铸锭中分布的影响规律

2.5.2 A1-9%Gr复合材料的微观组织研究

2.6小结

3铝-石墨复合材料的摩擦性能研究

3.1摩擦性能的表征

3.2半固态铸造铝-石墨复合材料的摩擦试验方法

3.2.1试验方法

3.2.2试验设备

3.3实验结果与分析

3.3.1压力对A1-9%Gr复合材料摩擦系数的影响

3.3.2滑动时间对A1-9%Gr复合材料摩擦系数的影响

3.4润滑膜的形成和特性

3.5小结

4结论

参考文献

作者简历