制备、表征和热处理对滑动磨损行为的影响与B4C铝金属基复合材料的强化

文摘

本论文的目的是找到Al7075间的磨损行为。在这个调查中,对铸态和age-hardened穿测试标本进行一个先进的旋转摩擦计。的材料选择分析Al7075矩阵,碳化硼和增援。采用搅拌铸造、金属基复合材料制造通过添加B₄在Al7075 C作为强化颗粒。制造复合材料的特点,这些复合材料的磨损行为进行一个先进的旋转摩擦计。wt %的增援部队被设为6%,8%,10%,12%。显示了几乎均匀混合的增援部队的微观结构表征Al7075间。可以看出由于钢筋的重量百分比上升到12%更高的硬度。12%的增援,硬度的增加是由于热处理比铸态复合材料。从这项研究中,发现磨损率的功能应用负载,微观结构,体积分数的增援部队。磨损率与滑动速度增加。

1。介绍

近年来,大量的研究已经进行了陶瓷颗粒增强铝基复合材料的。在文学研究中,发现少工作的影响进行了增强颗粒的大小的变化。回顾中的摩擦学特性的颗粒增强铝金属基复合材料已经发表的Shinde et al。1]。他们报告说,有一个增加的趋势对铝瓶装复合材料等领域使用地面交通、航空航天、体育。他们报道的原因使用对铝瓶装复合材料作为高强度重量比、耐磨损、腐蚀和疲劳。Dragut et al。2)生产的铝/铝青铜₂原位复合材料通过公司之间的放热化学反应₄和液体AA6060铝合金在850°C。铝青铜的存在₂化合物的复合材料使用光学显微镜和扫描电镜观察。这种材料的发展的主要驱动力是航空航天和汽车工业类型和结构的应用程序。Stoloff和Alman3)发表的一份研究论文创新为金属间化合物基复合材料加工技术。他们提出了复合材料加工技术通过三个路线,粉加工、熔体处理和汽相处理。粉加工技术组成的各种方法,如反应性整合,注塑、机械合金化、XD加工、高能成形,和显微结构的强化复合材料。熔体处理技术包括低共熔体的压力铸造和定向凝固。气相处理复合材料包括电弧喷涂方法,化学蒸汽沉积、纤维涂层,低压等离子喷涂。

戈尼et al。4)开发低成本金属基复合材料(间)的商业应用程序通过使用本地增强铝复合材料和新铝浆料间。Al6061 / WC /碳化硅混合复合材料已经使用搅拌铸造技术在合成各种钢筋重量百分比(5]。各种属性,如耐磨性、硬度、抗拉强度和抗压强度的特点和调查研究论文。从微观结构分析的角度来看,他们称强化粒子均匀分布没有任何集群的矩阵。他们进一步报道,Mg的沉淀₂如果和不溶解的Al6(铁、锰)被视为界面反应的结果。他们得出的结论是,复合材料的硬度进行了增强。增强复合材料的硬度是由于公司越来越严厉的钢筋的矩阵。

如果不是et al。6)制作纳米复合材料Al6061 / nano-SiC利用液体冶金技术。他们提出的磨损特性的纳米复合材料。他们分析了磨损表面和磨屑用FESEM配备EDS。他们声称,纳米复合材料表现出改善耐磨性比Al6061合金。他们提出,显示不同的机制,如磨损,磨损表面分层,在不同的负载氧化和粘着磨损。Al-SiC和Al-B的滑动磨损试验₄C复合材料进行pin-on-disc设置。Shorowordi et al。7]分析了tribo-surface复合材料磨损的特征在不同内容的压力从0.75 MPa 3 MPa速度线性。磨损试验是对商业执行酚醛在干燥条件下刹车片。研究人员记录了网上摩擦系数。他们使用扫描电镜配备EDS磨损的表面特征。他们发现,复合材料的磨损率增加与增加接触压力。他们进一步报道,Al-MMCs的表面粗糙度是接触压力的增加而增加。为复合材料,摩擦系数略有降低的越来越大的压力。据报道,一个传输层的酚醛计数器的身体被销Al-MMC,磨损率和摩擦系数高Al-SiC Al-B相比₄C。

在一个调查,Rajesh et al。8,9]分析了强化的效果₂O₃和碳化硅混合铝间的磨损行为pin-on-disc摩擦计。他们捏造使用强化碳化硅复合材料的5%,10%和15%重量和艾尔₂O₃5%,10%,15%通过搅拌铸造重量。他们报告说,微观结构特征表明均匀混合的增援部队。他们得出的结论是,复合材料的耐磨性提高由于碳化硅和艾尔₂O₃。穿测试进行铸的和age-hardened复合材料。他们发现,磨损率增加滑动速度或减少滑动距离的增加。艾尔₂O₃B₄C,碳化硅增强铝基复合材料通过搅拌铸造捏造和微观结构和界面反应的特点10]。研究人员报道,铸造复合材料受到热提取在420°C的挤压比27 1米/分钟的速度,减少孔隙度,提高铝的粒度分布矩阵。他们报告说,由于碳化硅颗粒,添加谷物成为细微观结构。他们观察到大孔隙被困在中心的集群铝颗粒和微孔隙的矩阵。他们进一步报道,B的润湿性₄C是增加空气中由于一层的形成₂O₃在B₄C粒子。因此,B的分布₄C颗粒比碳化硅和艾尔₂O₃在空气中的复合材料加工。EDS光谱显示的存在啊,C,如果,在界面反应层。

Leyland和马修斯(11]研究了硬度的意义(H)和弹性模量在控制磨损(E)。他们提议,有证据表明,弹性模量对穿硬度等具有重要的影响。调查人员表明纳米复合涂料的概念有高H和低E为更好的韧性。因此,纳米复合材料被认为是更好的优化工业材料的抵抗磨损。他们还讨论了弹性应变和断裂韧性的重要性找到磨损行为。在一个调查,Sharma et al。12]研究了混合增强铝合金复合材料的磨损行为与碳化硅和再保险(稀土)首席执行官混合物₂和洛杉矶₂O₃通过搅拌铸造。他们说,大约2%的稀土含量可以提高极限抗拉强度和显微硬度Al6063的伸长率。他们观察改善磨损率约42%的复合材料比基合金。

强化粒子的体积分数或重量分数也影响的微观结构,力学性能,复合材料的耐磨性。不同的调查人员采取不同重量分数的强化。Rajesh et al。9了5%、10%和15%的强化。Fenghong et al。5)认为wt.钢筋的分数为10%,15%,20%。在另一个调查,2%,4%,6%,和8%的钢筋被wt. Al6061合金复合材料的制造(13]。

这次调查的目的是合成和表征Al7075-B₄C复合材料滑动磨损试验。本调查旨在合成间与al - 7075矩阵和碳化硼(B₄C)与钢筋通过搅拌铸造大小不一。结果解释的基础上光学显微组织、机械性能、表面形态。

2。材料和过程

2.1。材料

在目前的调查,Al7075被选为一个矩阵和B₄50 C的平均大小μm是纯度为99.9%的被选为强化。的主要成分Al7075 wt. %的锌5.8%,镁2.4%、铜1.5%,铁0.2%,铬0.2%,平衡。给出了钢筋的化学分析表1。


元素	硼	硬质合金	如果	倪	O	N

Wt %。	77.2	22.3	< 0.1	< 0.01	< 0.1	< 0.08

2.2。程序

Al7075-B₄C复合材料使用搅拌铸造开发在不同质量分数的B₄C(6%, 8%, 10%,和12%)使用真空炉。钢筋的重量分数是决定各种调查的基础上5,8,13]。液态铝合金是过热温度为750°C在液化过程中。B₄C添加所需的测量熔融金属和混合搅拌器速度600 rpm按照规范紧随其后Rajesh et al。9]。液体Al7075-B₄C涌入死和被允许酷。复合材料然后退出模具和复合材料如图1。

2.3。热处理

马弗炉(图2),铸的样本热处理465°C两个小时。2小时后的解决方案治疗,标本在水中淬火。这些都是受时效硬化在120°C 5小时紧随其后的是空气冷却。

2.4。硬度试验

复合材料的硬度是由使用布氏硬度计。硬度计压头使用2.5毫米直径,主要的负载是187.5公斤。

2.5。磨损试验

滑动磨损试验进行生产的先进的旋转摩擦计Ducom,班加罗尔,评估复合材料的磨损行为,如图3(一个)。奥氏体不锈钢制成的圆盘(ss - 304)穿圆盘摩擦计中使用。阀瓣厚度和直径60毫米,10毫米,分别。穿直径已经固定在40毫米。阀瓣的硬度是65 HRC。的标本(图进行了磨损试验3 (b))。穿测试按ASTM G99-05的标准进行。

(一)

(b)

3所示。结果与讨论

3.1。微观结构和EDS分析

在铸的装配式复合材料的微观结构,age-hardened条件如图4。从铸态复合材料的微观结构,相同的微孔隙中看到数据4(b) -4(e)比纯铝合金(图4(一)),B al7075 - 10%₄C复合,age-hardened复合材料。这个观察是在协议与报道Rajesh et al。9]。也见过al7075 B - 10%₄C复合显示均匀分布的B₄C颗粒比其他集群的粒子。由于老化变硬,有一个精炼的谷物以及减少毛孔。

(一)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

(我)

图4

组织考试的纯Al7075铸的,age-hardened标本。(一)Al7075合金。(b) Al7075 / b₄其他wt. %铸的。(c) Al7075 / B₄8 wt. %铸的。(d) Al7075 / B₄C-10 wt. %铸的。(e) Al7075 / B₄技术wt. %铸的。(f) Al7075 / B₄其他wt. % age-hardened。(g) Al7075 / B₄8 wt. % age-hardened。Al7075 / B (h)₄C-10 wt. % age-hardened。(我)Al7075 / B₄技术wt. % age-hardened。

识别的元素组成的化合物复合材料,EDS铸造复合材料的条件(图执行5)。EDS分析表明主要Al7075合金的组成以及一些硼碳化物。这个观察是类似报道Rajesh et al。9)(图4)。

3.2。硬度

十个位置被用于铸的每个组件和age-hardened标本。平均的结果被认为是和图所示6。在图6,它可以观察到,由于B的加法₄C Al7075粒子,有硬度的增加。然而,进一步增加硬度非常少增加wt. %的强化。这些结果与报道的Rajesh et al。9在强化硬度提高了10%,然后下降。从图6可以看出,硬度的增加是由于复合材料的时效硬化。这些结果与报道的Rajesh et al。9]。

3.3。时效硬化效果和铸的磨损率的情况而定

磨损的测试复合材料铸的和age-hardened进行滑动速度为1.5米/秒,2.5 m / s, 3.5 m / s和不同负载。结果如图7- - - - - -9。从结果,发现复合材料的耐磨性的体积分数的增加而增加的增援部队。由于时效硬化的耐磨性进一步增加。这些结果是在协议与调查Rajesh et al。9]。耐磨性的提高age-hardened标本是可能是由于消除空洞或孔隙度。

从数据6- - - - - -9,它可以观察到,磨损率随硬度的增加,并同意发现Rajesh et al。9],他们提出,努力强化颗粒是限制复合材料获得柔软而导致磨损率降低。较低的复合材料的磨损率也因为细谷物和几乎均匀分布的强化,如图4。

3.4。磨损表面

铸的表面形态和age-hardened Al7075 / B₄C AMMCs,与场发射扫描电镜(FESEM)、数据所示10 ()- - - - - -10 (h)。从FESEM显微图,可以看出铸的AMMCs相比有更多的陨石坑age-hardened AMMCs。大槽在铸态AMMCs看到这表明有更多在铸态AMMCs磨损率。fesem的铸的磨损表面,这是看到的凹槽正变得越来越小的增加强化。age-hardened样品的表面形态表明,没有显著差异与强化。因此,可以得出结论,耐磨性提高了制备复合材料的时效硬化。

(一)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

4所示。结论

Al7075 / B₄C (50μ米复合材料被搅拌铸造使用真空炉制造。复合材料的表征与不同重量分数的加固材料(6、8、10和12 wt. %的增援部队)。观察以下结果:(我)微观结构的研究显示了增强颗粒的均匀分布在Al7075 / B₄C复合材料和减少孔隙度age-hardened Al7075 / B₄C复合材料比铸态Al7075 / B₄C复合材料(2)的age-hardened Al7075 / B₄C复合材料显示更高的硬度和耐磨性比铸态Al7075 / B₄C复合材料(3)复合材料的耐磨性取决于滑动速度,应用负载,微观结构,钢筋的重量百分比和时效硬化(iv)磨损表面的表面形态表明,更大的凹槽的存在意味着降低复合材料的耐磨性

因此,复合材料的时效硬化建议进一步提高耐磨性。

术语

Al7075:	铝合金7000系列
B₄C:	碳化硼
M6:	Al7075 + 6 wt. % B₄C
M8:	Al7075 + 8 wt. % B₄C
M10:	Al7075 + 10 wt. % B₄C
M12:	Al7075 + 12 wt. % B₄C。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突或人际关系可能出现影响工作报告。

确认

作者要感谢机械工程系,编织,Sultanpur, P。、印度、提供设施和必要的支持开展实验。

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