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)動機的要求。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)計性強、加工溫度低等優(yōu)點，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。
　　本實驗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、藝對復(fù)合材料性能的影響。首先選取不同的壓力進行粉末預(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、時間對燒結(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材料強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℃時效10h。<

3、br>　　采用 SEM、EDAX等設(shè)備對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。對擠壓前與擠壓后材料拉伸斷口進行觀察，發(fā)現(xiàn)擠壓前的材料結(jié)合強度較低，粉末之間由冶金結(jié)合和機械咬合共存

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，斷裂方式為脆性和韌性并存的方式。復(fù)合材料經(jīng)固溶處理后強度和硬度達到了最大值，分別為266MPa和HBS89.7，比擠壓后的復(fù)合材料強度和硬度分別提高了87.9％和24%。
　　摩擦磨損試驗結(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