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镁基复合材料优良的耐磨性
实验表明
镁基复合材料在磨粒磨损和有润滑的情况下优于基体耐磨性
本质
增强体的加入影响了磨损机制以影响材料的磨损特性
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影响因素
增强体种类 增强体形状 增强体体积分数
因素
磨损特性
正载荷 滑动速度 滑动距离
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增强体种类
至 70 ℃
静置
升温到730℃
5min
搅拌器搅拌30min
浇注
200℃退火
( SiCp+ B4 Cp ) / ZM5 镁基复合材料
固溶及时效处理
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B4C和SiC颗粒增强镁基复合材料的磨损特性
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B4C和SiC颗粒增强镁基复合材料的磨损特性
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丝模等
❖ C纳米管
碳纳米管出 现团聚现象
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多种增强体共用
1.Al2O3对基体加入 Al2O3短纤 维和石墨进 行混杂增强
效果并不好
将硬质颗粒与石墨混杂增强？？？
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增强体纳米化 选择其他增强体 多种增强体共用
……
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增强体纳米化
加入纳米SiC后，晶粒细化
加入纳米ＳｉＣｐ后，材料从轻 微磨损到严重磨损的转变温度提 高了５０℃，复合材料表现出较 好的耐高温磨损性能
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选用其他增强体
❖ ZrO2颗粒
部分稳定氧化锆（VK-R50Y3）具有高的硬度和耐磨性，所以氧化锆在磨介 和磨具领域中有着广泛的应用：如球磨球和球磨机内部衬里和耐磨部件，拉
内因
增强体种类 提高硬度or提高润滑 性
增强体体积分数 选择最优的体积含 量
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正载荷
结论
复合材料的磨损存在一个由轻 微向剧烈磨损阶段转变的载荷, 当载荷低于转变载荷时,磨损 率较低,复合材料的增强耐磨 性作用往往也在此阶段。当载 荷超过转变载荷时,增强相开 始大量断裂并脱落,其承载的 作用便失去,复合材料的磨损 率会变得较高,有的甚至超过 了基体合金
形状越圆润，耐磨性越好！
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▪ 体积分数较低 ▪ Click to add Text
▪ 体积分数较高
增强体体积分数
黏着磨损被 抑制
耐磨A性dd随y体ou积r分te数xt增in大h而er提e 高
剥层磨损变 严重
体积分数增大，耐磨性降低
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增强体形状 增强体越圆润 ，耐磨性越好
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滑动距离
实验
Al2O3 纤维增强与Al2O3 纤维- 石墨(Gr) 混杂增强AZ91基复合材料的磨损体积损 失均随滑动距离的增加呈近似线性增大
结论
磨损是一个累计破坏的过程,随着滑动距 离的增加,在稳定磨损阶段磨损量会线性 增加
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滑动速度
结论 在较高载荷且低速时(小于 1m / s)复合材料的磨损率 高于基体,随着速度的增加, 复合材料逐渐由剥层和磨 粒磨损转化为粘着磨损,由 于增强相对承载能力的贡 献导致复合材料表现出高 于基体合金的耐磨性
种类
石墨
在磨面上形成
一层稳定的石墨润 滑膜
Al2O3短纤维
增强体的引
入形成弥散强化 相，提高了基体 的硬度
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增强体形状
圆
块
尖
形
状
锐
状
尖锐的颗粒在复合材料制备中容易形成颗粒聚集区域。在磨 损过程中相对于块状、圆形的增强体,裂纹也容易在尖锐的增强颗 粒与基体的界面上和颗粒聚集区域优先形核。裂纹在正向和切向 载荷的作用下向磨面扩展,到达磨面就形成了剥层磨损。并且尖锐 的颗粒磨损过程中也较容易从磨面上拔出和脱落
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滑动速度 剥层，磨粒磨损 →粘着磨损
正载荷 轻微磨损→剧烈磨损
外因
滑动距离 与磨损量呈线性
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B4C和SiC颗粒增强镁基复合材料的磨损特性
制备工艺：搅拌铸造法
坩埚升温到680℃
加入保护溶剂并进行表面改性
升
温
手工搅拌10min
加入ZM5镁合金
加入配比好的B4C和SiC颗粒