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不锈钢自浸渗法制备SiC/Al复合材料及其耐磨性

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-10-16  浏览次数:18 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网网讯:表面分布了各种形状的孔隙,极不平整。摩擦之后试样表面被一层碎屑覆盖,纤维排列有的不可辨认,磨屑颗粒大小不

中华不锈钢网网讯:表面分布了各种形状的孔隙,极不平整。摩擦之后试样表面被一层碎屑覆盖,纤维排列有的不可辨认,磨屑颗粒大小不一,这时摩擦磨损机制以磨粒磨损为主。在低载荷下,有膜形成,而且厚薄不一地铺层在表面,可以看到显露出的纤维、孔隙、裂纹以及由磨粒磨损产生的磨痕、沟槽,这时疲劳磨损和磨粒磨损2种机制共存,而且在进一步摩擦磨损过程中,将出现材料剥落现象。根据膜的变化情况就可以解释C/C复合材料及高强石墨的摩擦磨损性能,随着载荷的逐渐增大,膜开始形成,厚薄不一,而且膜内的磨屑粒径减小,这样使磨粒磨损作用减弱,所以摩擦因数稳定。从载荷的影响看,由于载荷增加,膜的厚度减薄,同时磨屑粒子得到细化,犁沟作用减弱,所以摩擦因数减小;另外,由于实际接触面积与载荷呈非线性关系,使摩擦因数随着载荷的增加而有所增大,C/C复合材料及高强石墨基本上都遵循这一规律。

  中华不锈钢网网讯:无压自浸渗;SiCp/Al复合材料;Mg随着科技的发展和工业生产对材料性能的要求日益提高,单一的普通材料已越来越难满足实际需要。复合材料即是适应高性能要求而出现的先进材料。其中陶瓷颗粒增强铝基复合材料具有高的比强度、比刚度及良好的耐磨性被广泛地应用于汽车及航空航天工业。有关SiC增强铝基复合材料的方法有很多,如粉末冶金法、熔融铸造法、喷射沉积法及压力渗透法等,但普遍存在工艺复杂,成本过高等缺点而使产品难以广泛应用。新近提出了一种无压自浸渗法制备SiC增强铝基复合材料的新方法,该法因成本低、工艺简单和易于工业生产而得到广泛的研究,使铝液浸渗时流动性增加,浸渗的深度也随之增加。

  微观组织材料的显微组织。 未加活化剂Mg的试样中SiC颗粒分布不均匀且多有棱角,同时还有少量条状的脆性相Al4C3及孔洞与疏松存在;而加入1%Mg的复合材料中SiC颗粒分布均匀,棱角减少甚至于接近球形,无孔洞与疏松存在,组织中只观察到Al基体与SiC颗粒((b))。这将使复合材料在承载时缓和应力集中,利于载荷传递,使力学性能得以提高。但是,当加入的Mg量超过1.0%时,制备的复合材料中虽然有部分的颗粒结合较紧密,但又出现了偏聚和孔洞现象。所示复合材料中添加Mg的量为1.5%. X射线衍射分析结果析结果。未加活化剂Mg的试样如(a)所示,表明除了有SiC颗粒相与Al基体相外,还存在一定量的AUC3相,这与(a)所示的微观组织结果相一致。(b)所示的X射线衍射分析结果表明,复合材料中除了有SiC颗粒相与Al基体相外,还有量的髹各相存在2.4耐磨性。结果表明,Mg的加入对复合材料的耐磨性影响是显著的。未加Mg的试样其磨损量与时间几乎成正比例关系。加入Mg的试样,开始时磨损量极少,在15h之后磨损量逐渐增加,但磨损曲线平缓,且耐磨性较未加Mg的试样提高3 ~4倍。这可能是在加入Mg之后,一定程度上改善了基体和SiC颗粒之间的浸润性,增加了两者之间的结合强度,减少了孔洞和疏松,从而改善复合材料的耐磨性。

  厶了SiC颗粒偏聚和孔洞现象发生。

  加入的Mg可以与基体铝及SiC颗粒表面上的氧化物薄膜反应生成MgAla4相,减少了SiC颗粒直接与熔融铝之间的界面反应,阻碍脆性相AkC3的生成,改善基体和陶瓷颗粒的结合强度,从而改善了复合材料的力学性能。其反应方程式如下:Mg+2Si2+2Al=MgAl24+Si但是,当加入的Mg量过多时,产生过厚的MgAh4相对复合材料的强度和塑性不利。在本实验中,当加入的Mg量超过1%时,因过量的Mg在遇到高温熔融铝时燃烧放出大量的热,使助渗剂K2TiF6过早分解,未能起到助渗的作用,使一部分SiC颗粒与铝基体之间的接触较差,整个复合材料的流动性并没有大的提高,使组织中又出现孔洞和SiC颗粒偏聚现象。结果导致纵向截面布氏硬度由下至上较快下降,耐磨性也较加入Mg量为1%时的试样下降。

 X―射线衍射测试,根据Bragg方备和力学性能的影响聚合物纳米复合材料是指分散相尺寸至少有一维在纳米数量级,即小于100nm范围内的聚合物复合材料。自从1987年日本丰田材料研究中心首次成功制备了尼龙纳米复合材料,纳米复合材料以其优异的性能引起了人们的关注111.蒙脱土是一种片状硅酸盐,层厚约1nm,层间具有过剩的负电荷易与有机或无机阳离子交换得到离子型粘土,导致层间距增大。熔融插层复合是指高聚物大分子链在熔融状态插层进入蒙脱土层间,使粘土层崩塌,解离为单层,粘土以纳米数量级片层分散于聚合物基体中,形成性能优良的纳米级复合材料。熔融插层操作简单对环境友好,因此获得广泛应用。聚丙烯是一种综合性能优异的通用塑料,聚丙烯基纳米复合材料的研制开发成为人们关注的热点。本文采用熔融插层的方法制备了PP/PPMA/Org-MMT(聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/有机蒙脱土)复合材料,并讨论不同聚丙烯、不同接枝率的接枝物以及不同成型工艺对PP/PPMA/Org-MMT复合材料制备和力学性能的影响。

  合材料具有相同的变化趋势。相同组分配比,PP PP/PPMA/Org-MMT复合材料的制备与性能研究表材料衍射角和层间距样品接枝物用量对复合材料力学性能的影响的角度比PP(FY4012)/PPMA/Org-MMT复合材料一级衍射峰出现的角度低,说明采用PP(F401)制备PP/PPMA/Oig-MMT复合材料比采用PP(FY4012)可获得更好的插层效果。为PP(FY4012)/PPMA/Org- MMT复合材料拉伸强度和冲击强度随接枝物用量的关系图。表明,PP(FY4012)/PPMA/Oig-MMT复合材料拉伸强度和冲击强度随接枝物用量的变化趋具有相同的变化趋势。但PP(FY4012)/PPMA/Org- MMT复合材料拉伸强度随接枝物用量变化更大。

   结论不同的Mg加入量对无压自浸渗制备的SiCp/Al复合材料的浸润性的影响不同。以1%Mg含量为最佳,能避免脆性相Al4C3的生成,浸渗效果最好。

  添加1%Mg时,SiC颗粒在复合材料中的分布较均匀,与基体的结合较好,无孔洞和偏聚产生。

  对无压自浸渗制备的SiCp/Al复合材料,添加活化剂Mg的复合材料的耐磨性比未加Mg的复合材料的耐磨性大为提高。

  生成的和处的氟化物上浮于液的表面m减少WishingHse.Allrightsreserved.的表面能,增加了复合材料的流动性,从而提高了熔融金属铝和陶瓷填充料SiC颗粒之间的浸润性。另一方面,加入的Mg在遇到高温熔融铝液时也会燃烧放出大量的热,促进助渗剂K2TiF6的分解,从而有利于Al2O3膜的破裂,使熔融金属铝和增强体SiC颗粒直接接触,改善了它们之间的浸润性也提高了制备的复合材料的流动性,使反应合材料的发展状况。材料导报,1995,9(3)许圣麟,刘世永,史雅琴。中华不锈钢网网讯
 

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