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Si_p/ZA40复合材料的制备及性能研究

作　者: 王艳
导　师: 解念锁
学　校: 陕西理工学院
专　业: 材料加工工程
关键词: Si_p/ZA40复合材料制备工艺微观组织力学性能耐磨性
分类号: TB33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以ZA40合金为基体,以铝硅合金为硅相载体,与纯锌熔体混熔制备了Si_p/ZA40的复合材料,采用扫描电镜、光学金相显分析、X衍射分析、冲击实验、摩擦磨损实验、拉伸实验等分析和测试手段,研究了材料的显微组织和性能。主要研究结果如下:采用重力铸造法,应用复合Na盐变质工艺制备了Si_p/ZA40复合材料。复合材料中硅颗粒尺寸受到浇注温度和硅含量的影响,当硅含量一定时,随着浇注温度的降低,硅颗粒尺寸增大;当浇注温度一定时,随着硅含量的增加,硅颗粒尺寸也增大。在浇注温度为700℃,硅含量为4.5wt%时,可得到初生硅颗粒形状规则、尺寸细小、分布均匀的Si_p/ZA40复合材料。在Si_p/ZA40复合材料中,随着硅含量的增加,材料中初生硅数量增多,不规则多角状硅相增多;由于初生硅对基体割裂,导致材料的力学性能下降;但是随着硅含量的增加,材料的硬度增大,材料在150℃和室温下的尺寸稳定性提高。复合材料的断裂形式是混合断裂,既有韧性断裂也有脆性断裂。在干摩擦和油润滑条件下对Si_p/ZA40复合材料的耐磨性进行了研究。结果表明复合材料的耐磨性高于基体合金,随着载荷的增加,复合材料的耐磨性逐渐增强。在油润滑条件下,载荷越大,复合材料的耐磨性越优于基体合金。干摩擦条件下,材料磨损比较严重。高铝锌基合金在低速重载条件下具有较好的摩擦磨损性能,不适合于在干摩擦条件下工作。不同硅含量的耐磨性不同,耐磨性最好的是ZA40-4.5%Si的复合材料。复合材料的磨损主要是微切屑磨损、粘着磨损和磨粒磨损的综合作用。将ZA40-4.5%Si复合材料与锡青铜轴承合金耐磨性进行对比试验表明,高铝锌基复合材料的耐磨性明显优于锡青铜。在油润滑条件下,载荷越大,复合材料的耐磨性越优于锡青铜。锡青铜适合在低载荷使用,而ZA40-4.5%Si复合材料在高载的情况下仍然表现出优异的耐磨性,因此,ZA40-4.5%Si复合材料的使用范围比铜基轴承合金更广。

Si_p/ZA40复合材料的制备及性能研究

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