论文部分内容阅读
铝合金中的过共晶铝硅合金具有轻质、高强度、高耐磨、高耐热性及较低的热膨胀性,是一种理想的轻质耐磨材料。作为导电轨型材,过共晶铝硅合金在经济性、使用寿命、生产工艺、运输与安装、导电性等方面较钢铝复合材料有优势。因此,过共晶铝硅合金有着十分诱人的应用前景。课题以Al-16Si、Al-16Si-0.45Mg、Al-19Si-0.45Mg过共晶铝硅合金为研究对象,对其进行热挤压变形,并将Al-16Si-0.45Mg合金经540℃固溶保温不同时间后,进行不同温度和不同保温时间的时效处理。随后进行特定条件下摩擦磨损性能测试,运用金相显微镜、扫描电子显微镜、维氏显微硬度计等分析测试手段,观察过共晶铝硅合金的组织和力学性能变化规律,分析不同热处理态Al-16Si-0.45Mg合金的摩擦系数和磨损表面形貌的变化规律。获得的主要结论如下：1.半连续铸造Al-16Si合金的组织由块状初晶硅、α-Al枝晶、(α+Si)共晶组织组成,Al-16Si-0.45Mg、Al-19Si-0.45Mg合金的组织由块状初晶硅、α-Al枝晶、(α+Si)共晶组织和Mg2Si组成。2.热挤压后的过共晶合金组织中硅相成细小的颗粒状分布于Al基体上。Al-16Si-0.45Mg合金经固溶处理后硅相颗粒圆整度大幅度提高,随固溶保温时间延长,硅颗粒长大。3.与Al-16Si合金相比,Al-16Si-0.45Mg、Al-19Si-0.45Mg合金的强度有所提高。Al-16Si-0.45Mg合金540℃固溶1.5小时后,180℃时效3小时的屈服强度和抗拉强度分别达到270MPa、320MPa,比挤压态分别提高107.69%、77.78%；伸长率降低60.12%。4. Al-16Si、Al-16Si-0.45Mg. Al-19Si-0.45Mg三种合金热挤压变形后的摩擦系数分别为0.2494、0.2144、0.1643。加入Mg元素有利于强化合金的性能,提高耐磨性；随着合金中硅含量的增加,合金耐磨性增强。5. Al-16Si-0.45Mg合金T6热处理后摩擦系数由0.2144降低到0.1908,降低了12.37%。延长固溶处理保温时间,硅颗粒尺寸长大,增加了支撑载荷的作用,合金耐磨性增强,摩擦系数降低。在相同的时效条件下,固溶保温5小时和10小时的合金较保温1.5小时的合金摩擦系数显著降低。6.过共晶铝硅合金磨损机理是微观切削和脆性剥落磨损共同叠加作用的结果,磨损表面形貌由平行于滑动方向的犁沟和剥落坑组成。对磨损机理的分析表明,磨损主要为磨粒磨损,磨粒来源主要是Si相的破碎剥落,同时伴有氧化和粘着。