粉未冶金SiC顆粒增強鋅鋁基復合材料的制備與性能
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鑄造ZA27合金由于具有較高的強度、良好的鑄造工藝性、優(yōu)異的摩擦磨損性和機械加工性而引起國內外鑄造界普遍關注。但因其高溫強度低、干摩擦性能差和線膨脹系數大,應用范圍受到限制。通過添加…
鑄造ZA27合金由于具有較高的強度、良好的鑄造工藝性、優(yōu)異的摩擦磨損性和機械加工性而引起國內外鑄造界普遍關注。但因其高溫強度低、干摩擦性能差和線膨脹系數大,應用范圍受到限制。通過添加石墨、硅、硼、碳化硅和氧化鋁等顆粒制成復合材料,可顯著提高其干摩擦性能和降低線膨脹系數。與普通熔鑄法相比,粉末冶金是一種少、無切削的高效制造工藝,而且可根據零件的使用條件來設計合金成分、加入添加物、控制制品的孔隙度,對生產減摩耐磨材料具有優(yōu)越性。采用粉末冶金工藝在425℃×(4~5)h制備的鋅鋁合金具有較好的耐磨性,在正壓力200N下其磨損體積和磨損質量損失均小于鑄造ZA27合金,在正壓力500N下其磨損質量損失小于鑄造ZA27合金,但磨損體積較大,這主要是因為燒結體硬度較低和在組織中缺少硬質點。鑒于此,為進一步提高燒結體的硬度和耐磨性,對燒結體采取顆粒增強,本文初步研究了碳化硅顆粒增強鋅鋁基復合材料的制備及其力學性能。
實驗所用的金屬粉末均為化學純,其中鋅粉200目,鋁粉325目,銅粉325目,鎂粉325目,純度均≥99%,SiC粒度28μm,實驗所用粉末混合料參照ZA27合金成分(質量分數:27%Al,2.5%Cu,0.02%Mg,其余為Zn)配置。采用在氧化性氣氛中910~950℃焙燒6h,在丙酮中超聲清洗的方法對SiC粒子進行預處理。用10-3g天平稱重金屬粉末和碳化硅顆粒,在自制的滾筒式混料機中混合,混料機轉速170~180r/min,混料時間4h。將粉末混合料用鋼模壓制成22mm×12mm×10mm的試樣,壓制壓力78~80MPa,保壓時間60s,壓坯相對密度(85±0.5)%。為防止粘模,模具經軟氮化處理,壓制前用硬酯酸鋅酒精溶液涂覆,燒結工藝為425℃×2h。當燒結溫度超過鋅熔點419.5℃時,鋅粉開始熔化,出現液相。控溫精度±2℃,試樣用石墨覆蓋,燒結后在空氣中冷卻。
SiC顆粒增強鋅鋁合金復合材料的硬度、抗壓強度和耐磨性均比相同工藝下制備的鋅鋁合金顯著提高,磨損量遠小于燒結鋅鋁合金和鑄造合金。這是因為該復合材料形成了共析組織,相界面增多,塑性變形抗力增大,且硬質點數量增加。
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