铝硅基复合材料的制备及其摩擦学性能研究

作     者：包帅 

作者单位：江苏科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：金云学

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：真空热压烧结 铝硅基复合材料 力学性能 微观结构 磨损机理 

摘      要：铝硅基复合材料具有密度小、比强度高、热膨胀系数低和优异的耐磨性能等优点,广泛应用于航空、航天、电子封装、精密仪器等行业,目前已成为复合材料研究的热点。本文采用真空热压烧结技术分别制备了添加TiC和Ni包TiC两种强化相的铝硅基复合材料,利用扫描电镜及XRD技术对复合材料微观组织及物相进行了表征,测定了复合材料的致密度、压缩强度、抗拉强度、硬度等,研究了两种强化相对铝硅基复合材料的摩擦学性能的影响。研究结果表明:采用粉末冶金法分别制备了TiC和Ni包TiC强化的铝硅基复合材料,其致密度均在96%以上,且添加TiC的复合材料的致密度略高于添加Ni包TiC的复合材料;添加TiC的复合材料的抗压强度和抗拉强度均优于添加Ni包TiC的复合材料,且随着强化相含量的增加,复合材料的抗压强度呈增加趋势,而其抗拉强度和塑性大致呈下降趋势;复合材料的断裂模式主要的为脆性断裂,并伴随着韧性断裂。随着载荷的增加,铝硅基复合材料的摩擦系数均呈下降趋势,且数值均处于较低水平;添加Ni包TiC的复合材料的摩擦系数明显低于添加TiC的复合材料;复合材料的磨损率均随载荷的增加而呈上升趋势,且都处于10 mm/N·m数量级;随强化相含量的增加,添加TiC的复合材料的磨损率呈先减小后增加的趋势,而添加Ni包TiC的复合材料的磨损率变化较小;在20 N载荷下,添加20%TiC的复合材料的磨损率为铝硅合金的1/4,而添加10%Ni包TiC的铝硅基复合材料的磨损率仅为铝硅合金的1/11,均表现出良好的抗磨损性能;铝硅合金的磨损机理主要为疲劳磨损;复合材料的磨损机理主要为疲劳磨损和磨粒磨损。