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Al-12%Sn合金的机械合金化制备及摩擦学性能研究

赖曲芳

   Al-Sn系合金作为滑动轴承材料在现代工业上的应用非常广泛,随着现代发动机向着高速、高压重载的方向发展,对Al-Sn系轴承合金的摩擦磨损等性能提出了更高的要求。由于中锡铝合金具有较好的抗咬合性、顺应性和嵌藏性,其承载能力与抗疲劳强度高于高锡铝合金,同时也可以节约贵重有色金属Sn,使该合金价格上具有竞争力。因此,中锡铝合金被广泛地运用于高速、高压的汽车发动机中。本文采用机械合金化(MA)方法制备Al-12%Sn合金,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度和摩擦磨损试验等实验方法系统的研究了MA Al-12%Sn合金的组织结构和摩擦学性能。并通过添加30%粗粉(未经球磨的原始粉末Al+12%Sn)到MA Al-12%Sn合金粉末中,探索改进该合金的摩擦磨损性能的工艺。 球磨实验表明,机械合金化方法可以获得纳米复合的Al-12%Sn合金粉末。将该合金粉末压制烧结后发现,随着烧结温度的升高,Sn相的晶粒尺寸逐渐增大,但仍在160nm之内,合金的致密度及显微硬度逐渐降低。当烧结温度超过Al-Sn合金的共晶温度时,部分Sn相呈网状分布,但仍有很多细小Sn相均匀弥散分布在Al基体上。摩擦磨损实验表明,MA Al-12%Sn合金在723K烧结时表现出最优的耐磨性能,与相同成分的未经球磨的样品相比,其表现出更高的承载能力及抗摩擦行为,在高载荷下(150N)具有更为优异的摩擦磨损性能。 添加30%粗粉到MA Al-12%Sn合金后的实验表明,该合金的显微组织特征是:添加的Al颗粒较为粗大,但均匀分布于MA Al-12%Sn合金中。将该合金压制烧结后发现,其致密度显著提高,但由于烧结温度超过Al-Sn合金的共晶温度,在MA区域中同样出现部分Sn相呈网状分布。硬度测试表明,随着温度的升高,该合金的硬度逐渐下降,且低于MA Al-12%Sn合金。摩擦磨损实验表明,该合金在823K烧结时表现出最优的耐磨性能。与单一的MA Al-12%Sn合金、粉末冶金(P/M)Al-12%Sn合金及工业轴瓦材料(AlSn12Si2.5P1.7Cu)相比,其在50~150N载荷范围内,具有最优的耐磨性能。此外,该合金的摩擦系数随着载荷的增加而逐渐减小,在低载荷(50N)下的摩擦系数较高,在100~150N载荷下的摩擦系数则低于粉末冶金和工业轴瓦材料,但高于MA Al-12%Sn合金。……   
[关键词]:Al-12%Sn合金;机械合金化;摩擦磨损性能
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:华南理工大学2010年