超声外场对原位TiB₂/2A14铝基复合材料的摩擦磨损性能的影响

黄凯^1,2，蒋日鹏^1,2，李晓谦^1,2,3，李瑞卿^1,2，张立华^2,3

1. 中南大学轻合金研究院2. 中南大学高性能复杂制造国家重点实验室3. 中南大学机电工程学院

摘 要：采用超声外场-原位混合盐反应法制备3%TiB₂/2A14（体积分数）铝基复合材料,在往复式摩擦磨损试验机上进行4种不同载荷（20,30,40,50N）的磨损实验,研究不同超声处理工艺制备的复合材料的耐磨性和摩擦行为。使用显微硬度计测量基体和复合材料的显微硬度。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对测试样品进行物相成分鉴定、显微组织和表面磨损形貌观察,并研究其磨损机理。结果表明:超声能够有效打散颗粒团聚,改善颗粒分布状态,强化颗粒与基体的界面结合强度,因此经过超声处理的复合材料的耐磨性和显微硬度明显优于合金基体。经120s超声处理获得的复合材料,其硬度约为基体合金的2倍。在50N载荷的作用下,其磨损率约为基体合金的57.43%。在干摩擦条件下,基体主要表现为黏着磨损,复合材料表现为黏着磨损+磨粒磨损的混合型磨损,耐磨性能更佳。

关键词：TiB₂增强颗粒;原位反应;铝基复合材料;摩擦磨损;