Page 48 - 《摩擦学学报》2021年第3期

第 3 期 金延文, 等: SiC与球形石墨颗粒混杂增强铝基复合材料的摩擦磨损性能研究 337

90 荷、滑动速率和增强相体积百分比. 由于正交阵列的

75 自由度应大于或等于这些磨损参数之和，故选择具有
13
60 27行和13列的L (3 )正交表. 模型的响应是磨损率和
27
HBW 5/250 45 (5%Gr+20%SiC p )/6092Al 摩擦系数. 在试验中产生所有数据点的信噪比(S/N)，

30 15%Gr/6092Al (5%Gr+10%SiC p )/6092Al S/N特性可以分为3类，即“望目”、“望大”和“望小”
(望大：值越大越好；望目：值与目标值越接近越好；望
15 小：值越小越好). 在这项研究中，我们希望摩擦系数

0 和磨损率越小越好，故选择“望小”来分析干滑动磨损
1 2 3
Sample 性能. 式(1)为使用“望小”的磨损率和摩擦系数的

Fig. 4 HBW hardness of the three fabricated
S/N的公式.
composite samples
( ( ) )
2
图 4 所制备的3种复合材料的布氏硬度 S/N = −10log10 sum y /n (1)
其中：y为摩擦磨损的响应，n是观察数量.
解释. 此外，对各个工艺参数的影响程度进行研究，找
按照正交阵列进行试验，并获得各种参数组合的
出影响磨损过程的重要因素和组合因素，以找到最小
结果，然后使用专门用于DOE应用(试验设计，Design
磨损率和摩擦系数. 通过方差分析(Analysis of Variance， of experimental，DOE)的商业软件MINITAB 17分析测
ANOVA)确定影响摩擦磨损的参数和参数组合，通过 量结果. 表5显示了磨损率和摩擦系数的试验结果，并

田口法(Taguchi)分析S/N比，以确定影响摩擦磨损的 使用信噪比响应表分析了载荷、滑动速率和SiC 体积
p
[26]
重要因素 . 采用3个参数进行干滑动磨损试验，即载 百分比对磨损率和摩擦系数的影响. 通过对响应变化
表 5 摩擦磨损试验正交阵列和信噪比响应结果
Table 5 Results of friction and wear experiments orthogonal array and signal-to-noise ratio response

3
Exp no Load /N Speed /(m/s) Reinforcement /% Friction coefficient S/N ratio /db Wear rate/ (mm /m) S/N ratio/db
1 10 0.5 0 0.222 44 13.055 74 0.001 506 56.445 6
2 10 0.5 10 0.403 46 7.883 99 0.000 494 66.122 1
3 10 0.5 20 0.402 08 7.913 751 0.001 036 59.693 2
4 10 0.75 0 0.174 07 15.185 52 0.001 44 56.831 7
5 10 0.75 10 0.363 54 8.788 956 0.000 371 68.620 8
6 10 0.75 20 0.351 91 9.071 368 0.000 244 72.261 0
7 10 1 0 0.344 9 9.246 136 0.042 354 27.462 1
8 10 1 10 0.361 94 8.827 268 0.000 309 70.204 5
9 10 1 20 0.406 66 7.815 371 0.001 645 55.674 9
10 15 0.5 0 0.259 95 11.702 2 0.002 357 52.554 1
11 15 0.5 10 0.485 68 6.272 996 0.002 039 53.813 6
12 15 0.5 20 0.439 28 7.145 171 0.004 388 47.155 5
13 15 0.75 0 0.226 9 12.883 31 0.001 637 55.721 4
14 15 0.75 10 0.407 83 7.790 417 0.001 483 56.579 6
15 15 0.75 20 0.355 5 8.983 208 0.001 28 57.857 8
16 15 1 0 0.406 73 7.813 876 0.116 915 18.642 6
17 15 1 10 0.380 37 8.395 875 0.000 68 63.356 0
18 15 1 20 0.432 36 7.283 09 0.005 058 45.920 6
19 20 0.5 0 0.264 24 11.560 03 0.010 736 39.383 3
20 20 0.5 10 0.489 92 6.197 497 0.002 409 52.362 6
21 20 0.5 20 0.449 67 6.942 122 0.004 509 46.917 5
22 20 0.75 0 0.252 33 11.960 62 0.001 964 54.137 8
23 20 0.75 10 0.421 68 7.500 34 0.001 544 56.225 1
24 20 0.75 20 0.393 23 8.107 067 0.001 584 56.002 7
25 20 1 0 0.441 94 7.092 734 0.168 892 15.447 8
26 20 1 10 0.383 83 8.317 222 0.000 68 63.356 0
27 20 1 20 0.456 5 6.811 184 0.005 484 45.217 3