Page 47 - 《摩擦学学报》2021年第3期

336 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

表 2 复合材料样品标号与其对应成分占比(体积分数) 表 3 铜合金对摩副名义成分(质量分数)
Table 2 Label and component of fabricated composite Table 3 Nominal composition of copper grinding pair
samples (φ) (weight fraction)

Exp no Sample SiC p Gr 6092Al w(C)/ w(Al)/ w(Mn)/ w(Fe)/ w(Ni)/ w(Cu)/
Material Total
1 15%Gr/6092Al 0 15 Bal % % % % % %
2 (5%Gr+10%SiC p )/6092Al 10 5 Bal Copper grinding
2.84 10.21 1.02 4.24 5.52 76.17 100
3 (20%SiC p +5%Gr)/6092Al 20 5 Bal pair

采用TESTOR 2000布氏硬度计对复合材料样品 表 4 摩擦磨损试验影响因素及水平设计
#
进行硬度测试，样品利用砂纸逐级磨至1 500 后进行 Table 4 Designed factors and levels of friction and
wear testing
机械抛光. 切取直径为4.8 mm，高20 mm圆柱试样用
Level Load，L/N Sliding speed，S/(m/s) Reinforcement，R/%
于摩擦磨损试验. 滑动摩擦磨损试验在MMW-1A型立
1 10 0.5 0
式万能摩擦磨损试验机进行，室温下无润滑剂. 图2 2 15 0.75 10
3 20 1.0 20
所示为摩擦磨损试验装置示意图，表3为对摩副各成
分含量. 表4列出了摩擦磨损试验影响因素及水平设
一定的光洁度. 试验前后均采用乙醇为溶剂于超声波
计，通过改变施加的载荷(10、15和20 N)以及滑动速率
清洗机中净化处理，样品干燥后用精度为0.1 mg的分
(0.5、0.75和1 m/s)进行测试，并将滑动距离固定为600 m.
析天平称重. 采用Quanta 600扫描电镜观察材料磨损
对摩副为镍铝青铜制成的外径31 mm、内径16 mm、厚
后表面形貌.

度8 mm的环状摩擦副，硬度为HRB85.6. 试验前，复合
#
材料样品与对摩副均使用1 500 砂纸打磨表面，获得 2 结果与分析

2.1 微观组织与硬度分析
图3为复合材料垂直于挤压方向的金相组织. 可
以看出，3种材料中，增强相颗粒分布均匀，Gr呈近球
形，SiC 无团聚现象，无明显孔洞缺陷. 图4所示为3种
p
Pin chuck
复合材料硬度的变化，随着SiC含量增加，材料的硬度
明显增加. 这是由于SiC颗粒的硬度明显高于基体合
金，因此SiC含量增加，复合材料的硬度增加. 另外，
Sample
SiC颗粒的加入会导致基体晶格畸变加剧，进一步提
Load direction
Tribo-pair 高材料的硬度.

2.2 磨损性能表征
Fig. 2 Schematic diagram of the friction and wear
experimental device 通过摩擦磨损试验，对不同成分复合材料在不同
图 2 摩擦磨损试验装置示意图
磨损条件下的磨损性能进行表征，并对磨损机理进行

SiC p
SiC p
Gr
Gr
Gr

20 μm 20 μm 20 μm
(a) 15%Gr/6092Al (b) (5%Gr+10%SiC p )/6092Al (c) (5%Gr+20%SiC p )/6092Al

Fig. 3 Optical microstructure of fabricated composites
图 3 复合材料的光学组织