【摘 要】
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铝基合金材料因其轻质、高强等突出的特点,被广泛应用在海洋、陆地、航天和航空领域,尤其是经过特殊工艺制备的铝基合金材料,所展现的优异性能无可替代。其中,铝铋难混溶合金材料是汽车工业中潜在的优异轴承合金材料。常规浇铸条件下,金属Bi凝固过程中会在Al基体内发生偏析,导致合金材料综合性能较差。本文通过改变模具冷却装置,调控合金熔液冷却速度,观察铝晶粒形貌特征,以及金属Bi颗粒在Al基体中的分布及大小,并
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铝基合金材料因其轻质、高强等突出的特点,被广泛应用在海洋、陆地、航天和航空领域,尤其是经过特殊工艺制备的铝基合金材料,所展现的优异性能无可替代。其中,铝铋难混溶合金材料是汽车工业中潜在的优异轴承合金材料。常规浇铸条件下,金属Bi凝固过程中会在Al基体内发生偏析,导致合金材料综合性能较差。本文通过改变模具冷却装置,调控合金熔液冷却速度,观察铝晶粒形貌特征,以及金属Bi颗粒在Al基体中的分布及大小,并检测合金材料的力学性能及摩擦磨损性能随熔液冷却速度变化情况。在调控熔液冷却速度的基础上,添加TiC颗粒,使金属Bi相弥散分布在Al基体中,对比观察在TiC作用下铝晶粒形貌特征,以及金属Bi在铝基体中的分布及粒径大小变化,并进行力学性能检测及摩擦磨损性能检测与机理分析。得出如下结论:（1）冷却速度的增加能够改善铝铋合金中Bi相分布及粒径大小,提升合金材料的力学性能及摩擦磨损性能。（2）TiC颗粒的添加,能够有效解决铝铋难混溶合金中第二相凝并、偏析的问题。在相同制备条件下,Al-8Bi-0.5TiC合金材料比Al-8Bi合金材料Bi相分布更加均匀、细小,合金材料力学性能及减摩耐磨性能增强。（3）在Al-x Bi-0.5TiC合金材料中,随着金属Bi含量的增加,Bi相平均粒径逐渐增大,合金材料的力学性能及摩擦磨损性能先上升后下降。当金属Bi含量为8%时,合金材料力学性能最佳,减摩耐磨性能最好。油润滑条件下,Al-8Bi-0.5TiC合金材料摩擦副摩擦系数与磨损量均是随着速度、载荷的增加先减小后增大。在300rpm、150N工况条件下材料的摩擦磨损性能最好。（4）在摩擦磨损过程中,低熔点金属Bi颗粒会软化涂附在摩擦面间,减小摩擦副之间微凸点的直接接触,加大间接接触面积,形成润滑减摩Bi层,与润滑油形成了良好的协同润滑减摩作用,降低摩擦,减少磨损,提升材料的减摩耐磨性能。（5）基体中弥散分布的金属Bi颗粒,能够在摩擦过程中快速补充成为新的润滑减摩Bi层,使得摩擦面间的金属Bi层处于“涂附-磨损-补充”的动态平衡。
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