Al-TiO2-B2O3反应体系中B2O3/TiO2摩尔比对热扩散反应合成铝基复合材料磨损性能的影响

利用Al-TiO2-B2O3体系热扩散反应合成(XD)法制备了铝基复合材料;采用销-盘摩擦磨损试验机考察了所制备的铝基复合材料在干摩擦条件下同GCr15钢配副时的磨损性能;采用扫描电子显微镜和光学金相显微镜观察分析了复合材料微观组织结构及其磨损表面和剖面形貌,探讨了其磨损机理.结果表明:所制备的铝基复合材料的磨损性能随Al-TiO2-B2O3反应体系中B2O3/TiO2摩尔比的增加而提高;复合材料的磨损质量损失随着滑动速度的增加而增加,当滑动速度为0.9 m/s左右时最大,随后开始减小;磨损质量损失与滑动距离基本呈线性关系.当B2O3/TiO2摩尔比为0.0时,增强相由Al2O3和Al3Ti组成,相应的复合材料的抗磨性能较差,其磨损主要表现为Al3Ti的犁沟切削、亚表层剥落、塑性基体流失导致Al2O3颗粒裸露脱落以及Al3Ti棒断裂导致的磨粒磨损;加入B2O3后,棒状Al3Ti的数量减少,有利于基体晶粒细化,提高复合材料强度和塑性,故抗磨性能提高.当B2O3/TiO2摩尔比为1.0时,复合材料中的Al3Ti基本消失,抗磨性能显著改善,主要磨损机制为粘着磨损和轻微磨粒磨损.     

Al-TiO2系XD合成Al3Ti的形貌及其影响因素分析

本文主要研究了Al-TiO2系XD合成铝基复合材料的反应产物Al3Ti的形貌及其演变的影响因素.研究表明Al-TiO2系反应产物由Al2O3和Al3Ti组成,Al2O3为细小颗粒,与铝液不润湿,偏聚于基体颗粒的界面;Al3Ti呈棒状,优先生长方向为<110>;随着增强相体积分数的增加,反应温度提高,活性Ti原子的扩散能力增强,扩散路程变短,有利于Al3Ti择优生长,但Al2O3颗粒的浓度增加,使Ti原子的扩散阻力和Al3Ti的生长阻力同步增大,Al3Ti的择优生长倾向反而减弱,其形貌由棒状向块状演变;在纯铝液中Al3Ti的生长形貌为细长棒状,而在真空中则为薄片状;随着保温时间的延长,其轴向尺寸明显增大,径向尺寸增加不明显.     

对MM-200型磨损试验机摩擦系数计算公式的修正

对ＭＭ－２００型磨损试验机摩擦系数计算公式重新进行了推导和计算,所得公式与原公式相比可降低求解摩擦系数时的误差．原公式在试环与试块之间的接触角增大时,误差也随之增大,使得试验数据的可靠性和可比性严重降低,因此必须对原计算公式进行修正．     

Al—TiO2体系热扩散反应合成Al3Ti／Al复合材料的磨损性能研究

针对Al-TiO2 体系 ,采用热扩散反应合成方法制备了Al2 O3 /Al和Al3 Ti/Al复合材料 ,考察了复合材料的组织结构特性、磨损性能及磨损机理 .结果表明 ,Al-TiO2 体系的热扩散反应合成产物为Al2 O3 和Al3 Ti,其中Al3 Ti呈棒状 ,相对均匀地分布于Al基体中 ;Al2 O3 为细小颗粒 ,偏聚于Al基体的晶界 .随着反应物中TiO2 /Al摩尔比的提高 ,产物中Al2 O3 和Al3 Ti的体积含量增加 ,复合材料的耐磨性明显提高 .复合材料的磨损失效主要源于其在反应过程中产生的微空隙 (裂纹核 )在摩擦载荷反复作用下的生长、扩展和摩擦表面的疲劳断裂     

稀土微合金化5Cr21Mn9Ni4N钢晶粒长大规律

对5Cr21Mn9Ni4NRE气阀钢在不同固溶温度和不同保温时间下的奥氏体晶粒长大规律进行了系统研究。结果表明，5Cr21Mn9Ni4NRE钢在1150℃以上固溶处理时具有奥氏体晶粒急剧粗化的特征，稀土的加入有助于抑制晶粒长大，提高晶粒长大激活能，晶粒长大机制仍为自扩散过程控制机制。弥散分布的碳氮化物对晶粒长大有显著阻碍作用，在低于1100℃时，大量未溶解的碳氮化物使得晶粒尺寸增幅较小、洛氏硬度小幅下降；在高于1150℃时，随保温时间延长，晶粒急剧粗化，洛氏硬度下降较快。晶粒生长指数随固溶温度的升高而增加。     

硅酸铝短纤维对其增强 ZL109 复合材料摩擦因数影响的双重性

采用预制件液态模锻法制备了硅酸铝短纤维增强的ＺＬ１０９复合材料，并以合金球墨铸铁为偶件，在干摩条件下于ＭＧ－２０００高速高温摩擦磨损试验机上，对复合材料的摩擦性能进行了试验研究，考察了硅酸铝短纤维的添加量对这种材料摩擦因数的影响．结果表明，随着纤维添加量（以体积分数计）由０．０％增至７．０％，复合材料摩擦因数的变化是先降低而后升高，纤维添加量为４．５％时的摩擦因数呈现出最低值，而纤维添加量为７．０％时复合材料的摩擦因数与基体的基本相当．在用扫描电子显微镜对磨损表面形貌观察的基础上，着重讨论了硅酸铝短纤维对复合材料摩擦因数影响的双重性，指出这种双重性影响导致纤维含量较低时，纤维分布于磨损表面有利于复合材料摩擦因数的降低，而当纤维含量较高时则使复合材料的摩擦因数升高．     

硅酸铝短纤维增强ZL109复合材料的磨损机制

采用挤压铸造法制备了硅酸铝（Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２）短纤维增强ＺＬ１０９复合材料，并研究了该材料在干摩擦条件下的磨损行为．结果表明：Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２短纤维／ＺＬ１０９复合材料的耐磨机制为纤维断裂并在亚表层重新分布和排列形成高硬度的硬化层．这种硬化层的形成使复合材料具有比基体合金更优越的耐磨性．     

稀土微合金化5Cr21Mn9Ni4N钢高温氧化行为

研究了稀土微合金化5Cr21Mn9Ni4N钢在700-900℃范围内的抗氧化性能。结果表明：在700～900℃范围内，5Cr21Mn9Ni4N钢中加入0．2％（质量分数）稀土后，均使氧化指数n增大，氧化速率常数kp减小，氧化激活能增大，稀土的加入没有改变耐热钢氧化膜的相组成，而是改善了氧化膜的结构，提高了氧化膜的热稳定性和粘附性，从而提高了耐热钢的高温抗氧化性能。随着氧化温度的升高，耐热钢氧化膜组成从锰的氧化物为主向铁的氧化物占较大比重转变，致密度和抗剥落性下降，氧化膜中铁的氧化物大量出现和氧化膜疏松是抗氧化性能降低的主要原因。