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材料热处理技术Material&HeatTreatment2008年6月

颗粒增强铝基复合材料干摩擦磨损研究进展

康立忠,张荻,欧阳求保
(上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200030)

摘要:综述了近年来国内外有关颗粒增强铝基复合材料干滑动摩擦磨损的研究现状,分析了各种因素对其
磨损率,摩擦系数等摩擦磨损性能的影响。最后分析了颗粒增强复合材料在研究中存在的问题并对其应用前景进
行了展望。
关键词:铝基复合材料;摩擦;磨损;颗粒增强
中图分类号:TG146.2+1文献标识码:A文章编号:1001-3814(2008)12-0104-05
ResearchProgressofFrictionandWearBehaviorofParticleReinforced
AluminumMatrixCompositeunderDrySliding
KANGLizhong,ZHANGDi,OUYANGQiubao
(StateKeyLaboratoryofMetalMatrixComposition,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)
Abstract:Thereviewofdryslidingfrictionandwearbehaviorofparticlereinforcedaluminummatrixcompositein
recentyearswasintroduced.Themainfactorswhichinfluencedthewearrateandfrictioncoefficientwereanalyzed,
alsogivetheproblemsexistedandfutureresearchdirections.
Keywords:aluminummatrixcomposite;friction;wear;particlereinforcement

颗粒增强铝基复合材料的性能取决于三方面密[3-4],从而进一步影响复合材料的摩擦磨损性能。
的因素:铝合金基体、颗粒增强相、基体同增强相表征颗粒增强铝基复合材料干摩擦磨损行为
之间的相容性[1-2]。的主要参数是摩擦系数和磨损率。前者是表征材
选择基体材料时,强度、硬度、韧性都是十分料摩擦磨损性能十分重要的参数。其高低同摩擦
重要的参数,Al-Si、Al-Cu和Al-Mg系铝合金鉴副材料的性质和状态有关,即使相同的材料在不
于其优异的综合性能,成为最常用的基体材料。同的条件下摩擦系数也不尽相同。后者是评定材
目前常见的增强颗粒有:碳化物,如SiC、料耐磨损性能的主要指标,干摩擦条件下,一般采

B4C、TiC、Al4C3;氧化物,如Al2O3、SiO2、MgO;氮用试样的单位体积磨损量来表征磨损率。
化物,如SiN、AlN、BN;其他增强物质,如石墨、
3441影响颗粒增强铝基复合材料摩擦
碳纳米管、TiB2、Mg2Si、Al3Zr、ZrB2等等。其中最为
磨损性能的主要因素
常用的为SiC、Al2O3、B4C、TiB2。近年来许多研究
者尝试添加两种以上颗粒对材料进行混杂增强,1.1外部因素
也有学者通过添加飞灰、锆石等工业废弃物或天1.1.1外加载荷
然的矿石对材料进行颗粒增强,都得到了不错的研究学者们在外加载荷对磨损率的影响上认
效果。增强颗粒的弹性模量、抗拉强度、密度、熔识基本一致[5-6]。对各种增强颗粒,在一定范围内,
点、硬度、热稳定性、热膨胀系数、尺寸形状等都是磨损率随着载荷的增大而增大。磨损机理,随着载
影响增强效果的重要参数。荷的变化有所不同,存在一个临界值。一般载荷较
增强颗粒和铝合金基体之间的相容性,包括低时,多为磨粒磨损和黏着磨损共同作用;载荷较
浸润性是否好、热膨胀系数是否匹配,这些参数直高时,磨损机理为严重的黏着磨损[7]。增强颗粒含
接决定了增强颗粒和基体之间结合的是否紧量和尺寸对机制转换的临界载荷有一定的影响。
外加载荷对摩擦系数的影响不大,不同的摩擦
收稿日期:2007-12-27副在不同的试验条件下有所不同。Uyyuru等人[8]认
作者简介:康立忠(1983-),男,河北人,硕士研究生,主要从事颗粒增
为,摩擦系数对外加载荷不敏感。外加载荷为
强铝基复合材料摩擦磨损的研究;
电话:[phone];E-mail:[e-mail]1~4MPa摩擦系数基本稳定在0.3,其中当载荷大

104HotWorkingTechnology2008,Vol.37,No.6
下半月出版Material&HeatTreatment材料热处理技术

于2MPa时摩擦系数随载荷增加略有上升。其原因发动机缸套和活塞、刹车碟片的正常工作温度都
是:载荷