铝—石墨复合材料的半固态制备及其摩擦性能研究

论文摘要

铝-石墨复合材料是一种理想的自润滑材料，非常适用于制造轴瓦、缸套等耐磨减摩零件。本文利用半固态铸造技术制备了铝-石墨复合材料，并对其微观组织和摩擦性能进行了研究，具体如下：1．利用半固态铸造技术制备了组织均匀的铝-石墨复合材料。借助于自行开发的电磁-机械复合搅拌装置制备了铝-石墨半固态浆料并对其进行了研究，得出了浆料固相率与搅拌温度之间的线性关系；明确了铝-石墨半固态铸锭的浆料固相率与石墨颗粒聚集区尺寸之间的关系；获得了消除铝-石墨复合材料石墨颗粒宏观偏析的条件：当半固态浆料的固相率大于30%时，能基本消除铝-石墨复合材料中石墨的不均匀分布。2．采用销盘摩擦磨损试验机，在干摩擦条件下，对半固态铸造的铝-石墨复合材料与45钢组成的摩擦副进行了摩擦性能研究，探索了摩擦系数μ与试样承受载荷N的关系，确定了它们之间的关系式为：μ=0.256+(1.157×10-4N+(8.749×10-7)N2同时，明确了摩擦系数与摩擦时间之间的关系，揭示了在不同摩擦时间下摩擦表面的特征，确定了摩擦机理。结果表明，摩擦时间在0-40min阶段，摩擦系数随时间的延长，急剧下降；在40-120min阶段，随着时间的增加，摩擦系数的下降趋于缓慢，只有小量的降低；而在120min之后，摩擦系数不随时间变化，稳定在0．2763左右。3．分析了在摩擦过程中石墨自润滑膜的形成机理，得出了摩擦系数的变化受摩擦表面石墨成膜过程的影响规律。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 综述
• 1.1 铝-石墨复合材料的国内外研究现状
• 1.1.1 铝-石墨复合材料制备的研究现状
• 1.1.2 铝-石墨复合材料的摩擦性能研究现状
• 1.2 半固态金属成形技术的发展和应用
• 1.2.1 半固态浆料的制备方法
• 1.2.2 半固态金属的成形工艺
• 1.2.3 半固态金属组织的形成机理
• 1.3 复合材料的摩擦和磨损理论
• 1.3.1 摩擦磨损概述
• 1.3.2 滑动摩擦涉及的主要摩擦理论
• 1.3.3 磨损机理的分类
• 1.3.4 影响金属基-石墨复合材料摩擦磨损性能的因素
• 1.4 小结
• 1.5 选题的背景和意义
• 1.5.1 选题的背景
• 1.5.2 研究的意义
• 1.6 本文研究的主要内容
• 2 铝-石墨复合材料的半固态制备
• 2.1 实验材料
• 2.2 半固态浆料的制备装置
• 2.2.1 电磁搅拌的原理和作用
• 2.2.2 机械搅拌器的原理和作用
• 2.3 半固态浆料的制备过程
• 2.4 半固态浆料固相率与搅拌温度之间的关系
• 2.5 石墨的分布规律及半固态组织研究
• 2.5.1 固相率对石墨在铸锭中分布的影响规律
• 2.5.2 Al-9%Gr复合材料的微观组织研究
• 2.6 小结
• 3 铝-石墨复合材料的摩擦性能研究
• 3.1 摩擦性能的表征
• 3.2 半固态铸造铝-石墨复合材料的摩擦试验方法
• 3.2.1 试验方法
• 3.2.2 试验设备
• 3.3 实验结果与分析
• 3.3.1 压力对AL-9%Gr复合材料摩擦系数的影响
• 3.3.2 滑动时间对AL-9%Gr复合材料摩擦系数的影响
• 3.4 润滑膜的形成和特性
• 3.5 小结
• 4 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集