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SiC_p增强铝基复合材料履带板成形的研究

贾海萌  
【摘要】: 本文系统地进行了机械搅拌法制备SiC颗粒增强铝基复合材料成形履带板的实验。观察了履带板的金相组织,进行了摩擦磨损实验及力学性能测试,从而研究了制备质轻耐磨性高的履带板的最佳工艺参数。 为了在机械搅拌法制备复合材料时获得良好的搅拌效果,保证复合材料的综合性能,设计了专门的搅拌器设备,包括电阻丝加热炉、含两排螺旋叶片的搅拌棒。工作时将搅拌棒安装在摇臂钻床上,由电动机控制搅拌速度。 对SiC颗粒进行了预处理,以增加SiC颗粒与基体材料的表面润湿性,预处理过程为:10%HF的酸洗、蒸馏水冲洗、烘干、高温烧结,扫描电子显微镜分析表明,预处理后的SiC颗粒表面干净光洁无杂质。改变搅拌速度、温度、时间以及SiC颗粒的含量和大小制备了不同工艺参数的复合材料履带板,对所成形的履带板进行了T6热处理以保证使用时的强度硬度等力学性能。 履带板的力学性能测试结果表明,含有10vol%7μm大小的SiC颗粒在温度为660℃~700℃的条件下,以875r/min的搅拌速度进行40~60min的搅拌制备的复合材料履带板,抗拉强度达到359.46MPa,硬度HV115.97,满足设计和使用要求。金相显微组织显示SiC颗粒均匀地分布在基体材料铝合金上,界面结合性质好,无氧化及界面反应发生,SiC颗粒无偏聚现象。 摩擦磨损实验结果表明:摩擦速度增加,材料的磨损量增大加快,摩擦系数增加;SiC颗粒含量增加,磨损量和摩擦系数减小。较纯铝合金的相比复合材料制件的磨损量减小了57%~69%。SEM观察的磨损形貌结果表明试样的磨损以磨粒磨损为主,兼有一定程度的粘着磨损和氧化磨损,但磨损的程度有较大差别,哪一种机制占主导随材料成分、制备工艺及摩擦条件有所不同。


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