变形铝合金耐磨性与高温性能的研究

论文摘要

铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。铸造铝合金因为含有足够量的共晶型Si元素,耐磨性较好,但是它的力学性能较差,使用范围大多都在制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。压力加工的变形铝合金具有良好的力学性能,在工业上很多承受件都有所应用。现在已有一些报告对于纯铝的机械变形进行研究,此外对于铝合金特别是Al-Si合金的磨损也有相当多的研究。但是,却很少有关变形铝合金的干摩擦性能研究。变形铝合金的摩擦磨损性能的研究,都是基于其表面改性工艺处理后在测定是否符合性能要求,对变形铝合金基体上的耐磨性研究甚少。本文主要针对五种变形铝合金与马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢组成的摩擦副在温度为15℃、空气湿度为40g/m3的实验室下进行的在无润滑干摩擦状态下在M2000摩擦磨损试验机进行的干摩擦磨损性能的研究,在相同干摩擦条件下,实验在固定载荷200N的正压力、转速200r/min（0.424m/s）作用下进行2h摩擦磨损实验,每种变形铝合金在实验条件下测试五组。M2000摩擦磨损试验机得到摩擦系数和利用称重法得到体积磨损率后将数据处理分析,对他们的耐磨性进行比较,通过扫描电镜（SEM）观察其磨损表面,能谱仪分析表面微区成分,变形铝合金基体摩擦前后的微观结构、力学性能与摩擦磨损的内在联系,得到变形铝合金的摩擦磨损机理,得到以下结论：五种变形铝合金与马氏体不锈钢的平均摩擦系数在0.3～0.4之间,五种变形铝合金与奥氏体不锈钢的平均摩擦系数在0.4～0.5之间,编号A#,E#相对具有较小的摩擦系数和体积磨损率,变形铝合金在载荷作用下发生塑性变形和加工硬化,变形铝合金材料的摩擦磨损过程可以分为三个阶段。第一阶段,轻微磨损阶段；第二阶段,机械混合层形成阶段；第三阶段,机械混合层形成,剥层磨损。变形铝合金的磨损机制以粘着、磨粒磨损为主,同时伴有氧化磨损。磨粒磨损因材料性能的差异而表现出剥层磨损、块状剥落以及增强颗粒的剥落和破碎等几种磨损形式。变形铝合金在加工过程中,试样尺寸也是影响变形铝合金的一个重要因素,尺寸不同性能亦不同。管型变形铝合金与棒型铝合金高温时合金屈服强度和塑性的变化趋势大致相同,都是随着温度的提高合金屈服抗拉强度下降,温度小于等于200℃时尺寸为直径50mm的棒型变形铝合金比80mm的棒型铝合金的屈服强度和抗拉强度大。温度为250℃和300℃下不仅没有屈服现象,并且尺寸为直径50mm的棒型变形铝合金比80mm的棒型铝合金的抗拉强度小；管型变形铝合金的抗拉强度小于棒状变形铝合金的抗拉强度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 铝及铝合金概述
• 1.1.1 铝工业国内外现状
• 1.1.2 铸造铝合金概述
• 1.1.3 变形铝合金概述
• 1.2 摩擦磨损的基本理论
• 1.2.1 摩擦及干摩擦
• 1.2.2 磨损概述
• 1.2.3 影响材料表面耐磨的因素
• 1.2.4 硅对铝基合金磨损的影响
• 1.3 本文的研究的目的、意义及主要研究内容
• 1.3.1 本课题研究的目的、意义
• 1.3.2 本文的主要研究内容
• 第2章 实验材料及其方法
• 2.1 变形铝合金干摩擦磨损性能实验
• 2.1.1 实验材料及试样制备
• 2.1.2 实验设备及实验条件
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 摩擦系数的确定
• 2.2.2 磨损量的常规测定方法
• 2.2.3 实验分析方法
• 2.3 变形铝合金的高温拉伸性能实验方法和条件
• 2.3.1 实验材料及设备
• 2.3.2 实验方法及条件
• 第3章 变形铝合金与马氏体不锈钢的干摩擦性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 摩擦系数
• 3.2.2 磨损量
• 3.2.3 磨损机理分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 变形铝合金与奥氏体不锈钢的干摩擦性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 摩擦系数
• 4.2.2 磨损量
• 4.2.3 硬度
• 4.2.4 磨损机理分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 变形铝合金的高温拉伸性能
• 5.1 引言
• 5.2 试验结果与分析
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读学位期间所发表的学术论文目录