Page 52 - 《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 341

同时，Gr的加入会降低复合材料的力学性能，而 以剥层磨损为主；而图10(b)中的磨痕较浅，分层情况
[32]
SiC 的增加可以弥补Gr对复合材料力学性能的弱化 . 不明显，磨屑多为细小的颗粒状并掺杂少量片状磨
p
为了确定(5%Gr+20%SiC )/6092Al摩擦系数稳定 屑，磨损机制以磨粒磨损为主. 这是由于较高的SiC p
p
性优于(5%Gr+10%SiC )/6092Al的原因，对磨损条件 含量增加了材料的硬度，提高了滑动中抵抗塑性变形
p
最恶劣(即L=20 N，S=1 m/s)且未经酒精清洗的磨损表 的能力，此外更多SiC 在磨损表面凸起对基体起到支
p
面形貌的SEM照片进行观察与分析，如图10所示. 可 撑保护作用，有助于材料在磨损过程中形成稳定的摩
以发现，图10(a)中磨痕更多、更深，分层剥落的痕迹明 擦层，从而减轻了层状磨屑的剥落现象，磨损面也更
显，同时观察到片状磨屑残留在磨损表面，磨损机制 为平滑，因此SiC 含量高时摩擦系数更为稳定.
p

Flaky wear
Flaky wear
debris
debris Flaky wear
Flaky wear debris debris
50 μm
50 μm
200 μm 200 μm
(a) (5%Gr+10%SiC p )/6092Al (b) (5%Gr+20%SiC p )/6092Al
Fig. 10 SEM observation of wear morphology of composites
图 10 复合材料的磨损面形貌的SEM照片

3 结论 滑动速率为1 m/s时，摩擦系数增加了1.5倍. 对于混杂
增强的复合材料，当SiC 含量升高时减少了摩擦系数
利用粉末冶金法与热挤压法成功制备出SiC 与球 p
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的波动.
形石墨混杂增强的(Gr+SiC )/6092Al复合材料. 研究
p
e. 磨损过程中产生的分层现象是复合材料摩
了载荷、磨损速率和增强相百分比对(Gr+SiC )/6092Al
p
擦系数与磨损率增大的主要原因. 当所形成的磨损表
摩擦系数和磨损率的影响规律. 采用Taguchi试验，利
面磨痕更加连续且分层更少时，摩擦系数较小、磨损
用田口模型的DOE方法，对影响摩擦磨损的因素进行
分析.结论如下： 率低.
a. 复合材料中Gr和SiC 在铝基体中分散均匀，材 参 考 文 献
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料致密无孔洞. 随SiC 体积分数增加和Gr体积分数降 [ 1 ] Gao Hongxia, Chen Baolong, Fan Jianglei, et al. Study on
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低，材料硬度提高. mcrostructure and properties of SiC particle-reinforced wear
b. 基于不同水平的信噪比响应表对控制因子进 resistant aluminum matrix composites[J]. Hot Working Technology,
行排序，确定了磨损率最小的最佳条件是L=10 N， 2018, 47(8): 93–96 (in Chinese) [高红霞, 陈宝龙, 樊江磊, 等.
S=0.75 m/s和R=10%；摩擦系数的最佳条件是L=10 N， SiC颗粒增强耐磨铝基复合材料组织及性能研究[J]. 热加工工艺,
S=0.75 m/s和R=0%. 因此，可以通过控制因子的最佳 2018, 47(8): 93–96].
[ 2 ] Li Shuzhi, Wang Tiejun, Wang Ling. Research progress of SiC
设置获得更好的耐磨性.
particle reinforced aluminum matrix composites[J]. Powder
c. 基于方差分析得出，SiC 百分比单独作用、
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Metallurgy Industry, 2017, 27(1): 64–70 (in Chinese) [李书志, 王铁
SiC 百分比和滑动速率相互作用以及滑动速率单独作
p
军, 王玲. SiC颗粒增强铝基复合材料的研究进展[J]. 粉末冶金工
用对磨损率和摩擦系数产生了最主要的影响，其他因
业, 2017, 27(1): 64–70].
素单独作用及相互作用影响较小.
[ 3 ] Lu Qi, He Guoqiu, Yang Yang, et al. Research progress of friction
d. 15%Gr/6092Al在 载 荷 为 10 N， 滑 动 速 率 为 and wear behavior of silicon carbide particle reinforced aluminum
0.75 m/s时获得了最小摩擦系数0.174，但载荷为20 N， matrix composite[J]. Metallic Functional Materials, 2015, 22(2):