TiB2P/2024Al复合材料热变形行为及摩擦磨损性能研究

摘要

本文采用压力浸渗法制备了体积分数为30％TiB2/2024Al复合材料研究其高温热变形行为及摩擦磨损性能。本文利用了差热分析(DTA)、布氏硬度、电子万能试验机、摩擦磨损试验机、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等多种实验手段。研究TiB2/2024Al复合材料高温压缩变形的规律和形变机理,确定致密化工艺参数,并进一步研究了高致密TiB2/2024Al复合材料的摩擦磨损行为和磨损机理。
　　研究表明:TiB2/2024Al复合材料压缩应力-应变曲线呈现了三阶段特征。温度和应变速率对TiB2/2024Al复合材料的高温压缩变形规律有着明显的影响,复合材料的最大变形抗力随着压缩温度的升高逐渐降低;随着应变速率增加逐渐增加。TiB2/2024Al复合材料的压缩极限变形量随着变形温度的升高而升高,在给定的应变速率范围内(0.0014s-1-0.14s-1)当应变速率为0.014s-1时复合材料的极限压缩变形量值较高。
　　变形前后复合材料的SEM微观组织观察结果表明:温度越低复合材料中颗粒断裂程度越高,应变速率越高复合材料中基体及界面发生破坏的程度越大;结合应变速率敏感系数m和变形激活能Q的计算表明:颗粒加入基体后,材料的变形能力有很大程度的降低;压缩过程中复合材料基体内位错运动受到了颗粒的阻碍,造成了变形激活能升高;应变速率敏感系数偏低。TEM观察结果表明:TiB2/2024Al复合材料高温变形后晶粒尺寸明显变小,并且有纳米级亚晶出现,因此主要的软化机制是动态回复。
　　根据复合材料高温压缩变形行为的研究,确定复合材料三向约束致密化工艺参数:变形温度为500℃;形变速率为0.014s-1。
　　经过致密化后,复合材料的抗拉强度提高,但是材料的延伸率降低。
　　摩擦磨损行为研究表明:当滑动速度一定时,复合材料的摩擦系数随着载荷的增加而降低;磨损率随着载荷的增加而增加;当载荷一定时,摩擦系数随着滑动速度的升高而升高,磨损率随着滑动速度的升高而降低。对比变形前后TiB2/2024Al复合材料摩擦磨损性能研究结果表明:高致密TiB2/2024Al复合材料具有更低的摩擦系数和磨损率。
　　TiB2/2024Al复合材料在第一阶段的磨损机制主要是氧化磨损;第二阶段为氧化磨损向黏着磨损的阶段;第三阶段为复合材料磨损稳定阶段,主要以黏着磨损和磨粒磨损相结合;在载荷较小,滑动速度较低的情况下,复合材料的磨损形貌主要以磨粒磨损形貌为主;高载荷,较大的滑动速度下,磨损形貌主要以黏着磨损形貌为主。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究的目的与意义

1.2颗粒增强铝基复合材料国内外研究现状及应用前景

1.4 颗粒增强铝基复合材料的三向约束工艺研究

1.5颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能研究

1.6本论文的选题意义和研究内容

第2章 试验材料及试验方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法

第3章 TiB2P/2024Al 复合材料高温压缩变形行为

3.1 引言

3.2 TiB2P/2024Al复合材料的固-液两相转变温度确定

3.3 TiB2P/2024Al复合材料的高温压缩变形规律

3.4 TiB2P/2024Al复合材料高温压缩变形机理研究

3.5 本章小结

第4章 三向约束变形TiB2P/2024Al力学性能及摩擦磨损性能

4.1 引言

4.2 三向约束变形试验

4.3 三向约束试验对TiB2/2024Al复合材料微观组织的影响。

4.4 三向约束变形对复合材料力学性能的影响

4.5 三向约束TiB2/Al复合材料的摩擦磨损性能

4.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢