鋁基復(fù)合材料的制備工藝及性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的活塞制造方法漸漸無法滿足大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。粉末冶金方法作為一種近凈成形的方法，具有材料利用率高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、加工溫度低等優(yōu)點(diǎn)，大大減少了傳統(tǒng)鑄造方法中所產(chǎn)生的偏析及晶粒粗大等缺陷，在汽車零部件的生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。本文嘗試采用粉末冶金方法制備活塞用鋁基復(fù)合材料，研究了鋁基復(fù)合材料的組織、拉伸斷口及磨損性能。
　　本實(shí)驗(yàn)采用的粉末冶金工藝為：混粉、壓制、燒結(jié)、擠壓、熱處理，系統(tǒng)地研究了粉末冶金工

2、藝對(duì)復(fù)合材料性能的影響。首先選取不同的壓力進(jìn)行粉末預(yù)制體的成型，分析了密度隨壓力的變化規(guī)律，確定了合適的壓制力。然后分別根據(jù)溫度、時(shí)間對(duì)燒結(jié)體密度、硬度的影響得到了合適的燒結(jié)工藝。在后續(xù)處理中，分析了不同擠壓溫度對(duì)材料強(qiáng)度及硬度的影響和不同的熱處理工藝下材料性能的變化。最終得出粉末冶金制備鋁基復(fù)合材料最佳制備工藝參數(shù)：壓制力50t,燒結(jié)制度為570℃×2h，擠壓溫度為390℃，熱處理工藝為510℃保溫3.5h淬火，175℃時(shí)效10h。<

3、br>　　采用 SEM、EDAX等設(shè)備對(duì)粉末冶金法制備的鋁基復(fù)合材料組織、拉伸斷口及磨損形貌進(jìn)行了觀察分析。結(jié)果表明：燒結(jié)后的復(fù)合材料組織較為疏松，有很多大小不一的孔洞，致密度較低。組織中硅顆粒尺寸較大，形狀多呈多邊形板狀，嚴(yán)重割裂了材料組織的連續(xù)性，經(jīng)過塑性變形后，硅相呈彌散分布細(xì)小且均勻，材料疏松、孔洞等現(xiàn)象得到改善，致密度明顯提高。對(duì)擠壓前與擠壓后材料拉伸斷口進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)擠壓前的材料結(jié)合強(qiáng)度較低，粉末之間由冶金結(jié)合和機(jī)械咬合共存

4、，為脆性斷裂。經(jīng)過擠壓后，顆粒之間的結(jié)合度明顯提高，空隙得到填補(bǔ)，斷裂方式為脆性和韌性并存的方式。復(fù)合材料經(jīng)固溶處理后強(qiáng)度和硬度達(dá)到了最大值，分別為266MPa和HBS89.7，比擠壓后的復(fù)合材料強(qiáng)度和硬度分別提高了87.9％和24%。
　　摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果表明，燒結(jié)、擠壓及熱處理后的復(fù)合材料磨損率的變化趨勢(shì)均為先上升再下降，接著趨于平穩(wěn)。經(jīng)熱處理后的試樣磨損率較低，磨損性能最好。三種狀態(tài)下復(fù)合材料的磨損方式都由粘著磨損、磨粒磨損