多元Al-Si合金的摩擦磨损性能及磨损机制的研究

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通过对多元Al-Si合金进行优化变质处理和热处理,分析了热处理和二元复合变质对合金综合力学性能和显微组织的影响。用M-2000型磨损试验机,以45钢为摩擦对副,对多元Al-Si合金进行了干滑动摩擦条件下的磨损试验,并对合金的摩擦磨损性能及磨损机制进行分析。   结果表明:添加0.02%Sr+0.06%Al-5Ti-1B复合变质效果较好,初生α-Al晶粒的尺寸细小,共晶硅形貌变化显著,大部分变为点球状,且弥散分布,少数短杆状。热处理对多元Al-Si合金中的金属间化合物的形态和分布产生影响,T6处理后,Mg2Si完全固溶于铝基体中,合金组织得到改善;Al2Cu在固溶处理时溶入α固溶体中,时效过程中析出,合金得到强化。铸态水淬+时效提高了强化相Al2Cu溶解速度,对合金产生了类似于固溶强化的效果,并使合金组织均匀化。高速磨损时时,摩擦系数在前期波动很大,中后期渐稳。低速时,稳定后的摩擦系数低于高速。随着载荷的不断增大,摩擦系数不断减小,但是减小的幅度逐渐变小。经过铸淬+时效处理的铝硅合金具有较小的摩擦系数,铸态铝硅合金的摩擦系数相对较大,而T6处理的合金摩擦系数居中。热处理组织对磨损失重的结果表明:T6处理的试样耐磨性能最好,铸淬+时效其次,铸态最差。载荷较低时,其磨损性能主要取决于磨损时间。高载荷时,其磨损性能主要取决于热处理工艺。相对于T6和铸态水淬+时效处理,磨损时间对铸态试样磨损性能影响最大。Al2Cu的含量伴随着合金的磨损机制发生变化。低载荷时,磨面上有大量犁沟出现,Al2Cu含量较高。随着载荷的增大,犁沟变少,Al2Cu相得含量减少,磨损机制也发生了变化。多元Al-Si合金的磨损机理为:在较低载荷50N,100N,较短磨损时间10min、20min时,磨粒磨损是其主要磨损机制:随着载荷的增大,氧化磨损和粘着磨损是主要的磨损机制;当载荷为200N磨损时间为30min时,此时三种热处理状态下的试样均以剥层磨损为主。
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