改性石墨在活塞用鋁復(fù)合材料中的應(yīng)用研究.pdf

1、石墨鋁基復(fù)合材料具有石墨和鋁復(fù)合材料的雙重特點(diǎn)：重量輕、導(dǎo)熱性好和耐磨,是一種新型的剎車(chē)盤(pán)、活塞材料,并成為汽車(chē)及高速列車(chē)輕量化的關(guān)鍵新材料。將石墨顆粒加入分散的鋁合金中，就能顯著地提高材料的耐磨性和抗擦傷性，同時(shí)大大改善了材料的吸震性和切削加工性。
　　但是石墨鋁基復(fù)合材料潤(rùn)濕性很差，高溫還會(huì)導(dǎo)致界面生成Al4C3等界面產(chǎn)物，該物質(zhì)硬而脆，影響界面結(jié)合，導(dǎo)致材料的強(qiáng)度不高。為了改善材料的潤(rùn)濕性，采用鍍鎳石墨來(lái)制備石墨鋁基復(fù)合材料

2、，將界面由原來(lái)的石墨與鋁基接觸變成金屬與金屬接觸，改善界面潤(rùn)濕性。
　　本文主要嘗試采用粉末冶金方法來(lái)制備鍍鎳活塞用石墨鋁基復(fù)合材料，其中石墨含量為30wt％，并與普通石墨鋁復(fù)合材料進(jìn)行比較。
　　研究發(fā)現(xiàn)鍍鎳石墨鋁復(fù)合材料的晶粒比石墨鋁復(fù)合材料細(xì)小，并且均勻分布，金相組織孔隙率少，團(tuán)聚現(xiàn)象不嚴(yán)重。相同條件下，鍍鎳石墨鋁復(fù)合材料室溫密度為2.49g/cm3，比石墨鋁復(fù)合材料的密度增加了15.28%。硬度為55.48HB，比石

3、墨鋁復(fù)合材料增加了23.34%。壓縮強(qiáng)度方面，抗壓強(qiáng)度為195MPa，比石墨鋁復(fù)合材料提高了14.71%。綜上所述，鍍鎳石墨鋁復(fù)合材料的強(qiáng)度、密度、硬度等方面均比普通石墨鋁復(fù)合材料優(yōu)異。相同載荷、相同轉(zhuǎn)速下，鍍鎳石墨鋁復(fù)合材料的耐磨性能優(yōu)于石墨鋁復(fù)合材料。其中摩擦系數(shù)可以達(dá)到0.17，石墨鋁復(fù)合材料的摩擦系數(shù)為0.211。
　　對(duì)鍍鎳石墨鋁復(fù)合材料進(jìn)行不同燒結(jié)工藝加工。分別采用普通工藝（材料前處理+混粉+壓制+燒結(jié)）、普通工藝+復(fù)

4、壓復(fù)燒、普通工藝+復(fù)壓復(fù)燒+時(shí)效處理、普通工藝+復(fù)壓復(fù)燒+時(shí)效處理+T6處理。分別比較了四種工藝條件下復(fù)合材料的密度、硬度、微觀組織、摩擦磨損性能。研究發(fā)現(xiàn)，普通工藝+復(fù)壓復(fù)燒+時(shí)效處理+T6處理的硬度最大，為69.34HB，比普通工藝硬度提高了24.97%。致密度可達(dá)98.1%、摩擦系數(shù)可以達(dá)到0.11。顆粒彌散分布在基體中，綜合性能最好。
　　分析鍍鎳石墨鋁復(fù)合材料在不同轉(zhuǎn)速、不同載荷下的摩擦磨損性能。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速為100