本文關(guān)鍵詞：基于攪拌摩擦加工的6061鋁合金表面改性研究

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【摘要】：鋁合金在現(xiàn)代工業(yè)與生活中得到廣泛的使用,起著不可代替的作用,但由于其強度、耐磨性、耐腐蝕性等性能的缺陷限制其在特定環(huán)境下的應(yīng)用,對鋁合金進行性能的改善處理,可以使其應(yīng)用范圍更加廣泛。而傳統(tǒng)的加工方法制備的都是塊體復合材料,此類材料的脆性大、延展性差、韌性低,且有數(shù)據(jù)表明80%的機件失效來源于表面的磨損,若是采用新型的強化技術(shù)制備表面復合材料,即可達到材料的耐磨性能又能保持原材料的延展性與韌性,因此,新型的表面強化技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。攪拌摩擦加工技術(shù)是一種新型、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保的表面強化技術(shù)。目前已廣泛應(yīng)用于鎂、鋁等材料工件的表面強化。本文利用攪拌摩擦加工技術(shù)對6061鋁合金進行表面處理,研究不同工藝參數(shù)及攪拌頭對加工層的表面形貌、組織結(jié)構(gòu)、顯微硬度的影響,從而確定最佳工藝參數(shù)。采用優(yōu)化的工藝參數(shù),制備SiC/Al基表面復合材料,并研究SiC顆粒對復合材料層的顯微硬度、摩擦磨損性能的影響,分析了熱處理對復合材料層組織及性能的影響。研究結(jié)果表明:不同的攪拌頭在不同工藝參數(shù)下對加工區(qū)性能影響很大,采用同心圓型攪拌頭,在轉(zhuǎn)速1100rpm、前進速度100mm/min、下壓量0.5mm、傾角1.5°的參數(shù)下獲得的加工層表面成形最好,顯微硬度最高,平均硬度為107HV,相對母材硬度提高了18%。在鋁合金表面加工陣列盲孔及燕尾槽用以填充SiC顆粒,經(jīng)蓋面及分段加工處理后,采用同心圓型攪拌頭在上述最優(yōu)參數(shù)下制備SiC/Al基表面復合材料層。研究結(jié)果表明:陣列盲孔開槽方式制備的復合材料層比燕尾槽方式的好,陣列盲孔開槽SiC顆粒分布更均勻,硬度更高,燕尾槽制備的復合層SiC顆粒在加工區(qū)底部有聚集現(xiàn)象。復合材料層的硬度隨SiC的體積分數(shù)增加而增加,體積分數(shù)高于20%時兩者呈線性關(guān)系,當體積分數(shù)為44%時,硬度值最高,最高為179HV,是母材硬度的1.96倍。熱處理結(jié)果表明:經(jīng)固溶處理與人工時效處理后,可以消除熱機影響區(qū)與熱影響區(qū)的弱化缺陷,熱處理后的平均硬度比熱處理前提高了45%,比母材區(qū)提高了26%。摩擦磨損結(jié)果表明:復合材料層的磨損性能明顯高于母材,在低載荷狀態(tài)下,復合材料的磨損率僅為母材的44%,在高載荷狀態(tài)下,復合材料的磨損率為母材的56%。復合材料層的磨損率隨著載荷的增加而增加,隨著SiC含量的增加而減少;摩擦系數(shù)隨著載荷及SiC含量的增加而減少。
【關(guān)鍵詞】：6061鋁合金 攪拌摩擦加工 表面改性 摩擦磨損
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.14
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 引言13-15
• 1.1.1 復合材料的概念13-14
• 1.1.2 攪拌摩擦加工技術(shù)14-15
• 1.2 鋁及鋁合金表面改性方法15-17
• 1.2.1 陽極氧化技術(shù)15
• 1.2.2 噴丸強化15-16
• 1.2.3 等離子噴涂技術(shù)16-17
• 1.2.4 攪拌摩擦加工17
• 1.3 攪拌摩擦加工研究現(xiàn)狀和應(yīng)用17-20
• 1.3.1 攪拌摩擦處理細化材料表面晶粒的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 攪拌摩擦處理制備超塑性材料的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3.3 攪拌摩擦加工制備鋁基表面復合層的研究現(xiàn)狀19
• 1.3.4 攪拌摩擦加工技術(shù)未來展望19-20
• 1.4 課題研究目的及主要內(nèi)容20-22
• 1.4.1 研究目的20-21
• 1.4.2 主要內(nèi)容21-22
• 第2章 實驗材料、設(shè)備與方法22-29
• 2.1 實驗材料22-23
• 2.1.1 基體材料22
• 2.1.2 增強體材料22-23
• 2.1.3 攪拌頭材料23
• 2.2 實驗設(shè)備23-25
• 2.3 實驗方法25-29
• 2.3.1 鋁基表面復合材料的制備流程25
• 2.3.2 鋁基復合層的組織觀察與測試方法25-26
• 2.3.4 加工表面性能分析與測試方法26-27
• 2.3.5 熱處理27-29
• 第3章 攪拌頭及工藝參數(shù)對FSP的影響29-49
• 3.1 引言29
• 3.2 攪拌頭的設(shè)計29-33
• 3.2.1 攪拌頭的選材29-30
• 3.2.2 攪拌頭形狀與尺寸的設(shè)計30-33
• 3.3 加工層的組織與成分分析33-44
• 3.3.1 宏觀形貌34-38
• 3.3.2 微觀組織38-40
• 3.3.3 成分分析40-44
• 3.4 加工層的性能測試44-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 FSP制備SiC/Al基復合材料的組織結(jié)構(gòu)與成分分析49-62
• 4.1 引言49-50
• 4.2 SiC顆粒增強鋁基表面復合材料的制備過程50-52
• 4.3 復合層微觀組織分析52-57
• 4.3.1 開槽方式對組織的影響52-54
• 4.3.2 SiC體積分數(shù)對組織的影響54-55
• 4.3.3 熱處理對組織的影響55-57
• 4.4 SiC/Al復合層的組成成分57-60
• 4.4.1 SiC/Al復合材料的界面反應(yīng)及其機制58-59
• 4.4.2 SiC/Al界面反應(yīng)的測定方法59-60
• 4.5 本章小結(jié)60-62
• 第5章 FSP制備SiC-Al基復合材料的性能測試與分析62-74
• 5.1 復合層的顯微硬度62-64
• 5.1.1 開槽方式對硬度的影響62-63
• 5.1.2 SiC體積分數(shù)對硬度的影響63-64
• 5.1.3 熱處理對硬度影響64
• 5.2 復合層耐磨性能64-69
• 5.2.1 載荷與SiC含量對材料磨損量的影響66-67
• 5.2.2 載荷與SiC含量對材料摩擦系數(shù)的影響67-69
• 5.3 復合層的磨損形貌與磨損機制69-72
• 5.3.1 引言69-70
• 5.3.2 基體與復合材料的磨損形貌與分析70-72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 結(jié)論74-75
• 參考文獻75-78
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文78-79
• 致謝79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 郭椺;王快社;王文;王文禮;;攪拌摩擦加工鑄態(tài)L2純鋁組織與性能研究[J];兵器材料科學與工程;2009年04期

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3 李科,甘衛(wèi)平,陳鐵平,楊伏良;熱處理工藝對6063鋁合金組織和力學性能的影響[J];鋁加工;2005年02期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：1087363