【摘 要】
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颗粒增强铝基复合材料在保持轻质的同时还具备较高的强度和比模量,广泛应用于火箭、导弹、卫星以及发动机的活塞等方面,其中,混杂增强颗粒可使复合材料获得良好的力学性能、耐磨性能和热学性能等,不同增强相发挥各自的作用,满足了结构及功能复合材料所需的要求。选用工业废弃物粉煤灰和固体润滑剂石墨颗粒混杂增强铝基复合材料,发挥混杂增强颗粒的“耐磨性”和“减磨性”,这不仅能提高复合材料的性能,而且还能将粉煤灰变废为
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颗粒增强铝基复合材料在保持轻质的同时还具备较高的强度和比模量,广泛应用于火箭、导弹、卫星以及发动机的活塞等方面,其中,混杂增强颗粒可使复合材料获得良好的力学性能、耐磨性能和热学性能等,不同增强相发挥各自的作用,满足了结构及功能复合材料所需的要求。选用工业废弃物粉煤灰和固体润滑剂石墨颗粒混杂增强铝基复合材料,发挥混杂增强颗粒的“耐磨性”和“减磨性”,这不仅能提高复合材料的性能,而且还能将粉煤灰变废为宝,降低成本。本文采用粉末冶金方法制备具有良好耐磨性能的粉煤灰/石墨/铝基复合材料,首先对混杂增强颗粒粉煤灰和石墨进行酸洗、煅烧等预处理,能有效改善混杂增强颗粒与铝合金基体的润湿性,提高混杂增强颗粒和铝合金间的亲和性、相容性和分散性。同时,对混料、成型压力和烧结工艺等进行探讨,优化了制备工艺,对粉煤灰和不同含量石墨混杂增强铝基复合材料的密度、硬度、物相反应、微观组织、摩擦磨损性能以及磨损机理进行分析,研究结果表明:(1)对混合粉末球磨6h后,加压40Mpa使其成型,以5℃/min的升温速率在气氛下烧结750℃并且保温1h,成功地制备出较为致密的粉煤灰/石墨/铝基复合材料,当烧结温度高于800℃时,会使合金粗化,引起过烧的现象。(2)制备出密度较小、硬度较大的粉煤灰/石墨/铝基复合材料,该复合材料的密度随着石墨颗粒的增多而减小,硬度先升高后降低,1Owt.%fly ash/4wt.%Gr/A16061(10FA/4Gr/A16061)复合材料硬度最高为 55.8HV。(3)制备的粉煤灰/石墨/铝基复合材料中无其他不良物相产生,增强颗粒均匀分布在金属基体中,但是随着复合材料中石墨的增加,复合材料发生颗粒团聚现象,并且存在有许多孔洞。(4)石墨颗粒能够有效地降低复合材料的摩擦系数和磨损量,混杂增强铝基复合材料的摩擦磨损性能优于单一粉煤灰颗粒增强铝基复合材料,复合材料的磨损量随着载荷和磨损转速的增大而增大。(5)粉煤灰/石墨/铝基复合材料的磨损机制以磨粒磨损和粘着磨损为主,同时在高载荷下会出现剥层磨损。图[43]表[5]参[94]
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