塑性變形對ZrB2/A356鋁基復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)及摩擦性能的影響

1.3萬字 38頁 原創(chuàng)作品，獨家提交，已通過查重系統(tǒng)

摘要
本研究是采用攪拌摩擦加工的塑性變形方式對原位合成的ZrB2/A356Al復(fù)合材料進行塑性變形，研究FSP對復(fù)合材料微觀組織與硬度及摩擦性能的影響。以A356Al-（K2ZrF6+KBF4）為反應(yīng)體系，采用熔體直接反應(yīng)法制備出10％wtZrB2/A356鋁復(fù)合材料。XRD的表征分析表示，制備成的材料中存在ZrB2的相，材料制備成功。
對鑄態(tài)復(fù)合材料的微觀組織分析發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料中增強顆粒團聚嚴重，并且其周圍存在粗大的針狀Si相，增強顆粒的尺寸約在1.5~2μm。對復(fù)合材料進行攪拌摩擦塑性加工后材料微觀組織得到優(yōu)化。最初的增強顆粒團聚現(xiàn)象明顯得到改善，粗大的針狀Si相被碎斷并呈等軸狀晶粒均勻分布于鋁基體中，ZrB2顆粒變的圓潤，晶粒尺寸從1.5μm左右變?yōu)榧{米級，晶粒明顯細化。
對ZrB2/A356Al復(fù)合材料進行硬度測試，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料經(jīng)過不同參數(shù)的攪拌摩擦加工后其硬度均是降低的，轉(zhuǎn)頭速度1000r/min表現(xiàn)出四個加工參數(shù)中最高為47.699HBW，鑄態(tài)為51.584HBW可看出攪拌摩擦加工對材料硬度有影響。但是對于其硬度的降低沒有發(fā)現(xiàn)與材料加工參數(shù)有任何線性關(guān)系。ZrB2/A356鋁復(fù)合材料攪拌摩擦加工后，材料的耐磨性較鑄態(tài)合金表現(xiàn)出了較高的提升。三個載荷下摩擦系數(shù)鑄態(tài)為最低，1000r/min為最高。將磨損量數(shù)據(jù)與各參數(shù)磨痕掃描電鏡圖片進行對比。很明顯轉(zhuǎn)頭速度1000r/min的試樣變現(xiàn)出了最優(yōu)的摩擦性能，其磨痕表面較其他參數(shù)更光滑，毛刺少，且少犁溝。觀察鑄態(tài)合金的磨損面，摩擦損失嚴重，有大量明顯的磨粒磨損帶來的犁溝和孔洞，磨痕深且不均勻，磨痕表面毛刺多，粗糙度高。鑄態(tài)復(fù)合材料的磨損缺陷大，分析認為是磨粒磨損和粘著磨損，顆粒磨損帶來大量犁溝，而攪拌摩擦后，復(fù)合材料認為是氧化磨損。所以，結(jié)論得出攪拌摩擦塑性加工可以很好的提升ZrB2/A356合金的摩擦性能。


關(guān)鍵字：ZrB2/A356，復(fù)合材料，塑性變形，微觀組織，硬度，摩擦性能；