本文關(guān)鍵詞：新型Zn-Al-Si-Sn系合金的組織控制及摩擦磨損特性研究

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【摘要】：當(dāng)前,Zn-Al為代表的耐磨鋅合金逐漸取代銅基合金制造耐磨零件正受到高度關(guān)注。但Zn-Al合金在高速高載下因摩擦溫升較高而發(fā)生軟化,使其耐磨性迅速下降而限制其廣泛應(yīng)用。本文以開發(fā)一種適于高速、高載工作的新型耐磨鋅合金為研究目標(biāo),基于“耐磨+減摩”的復(fù)合思想,將Si(Sb)與Sn(Bi)復(fù)合,并基于組織變質(zhì)獲得耐磨性能及力學(xué)性能較優(yōu)的新型耐磨鋅合金體系,并對該合金體系與ZA27合金的干滑動摩擦磨損性能(對磨副為GCr15)進行系統(tǒng)對比研究。取得如下成果:基于單因素及正交實驗,確定Si/Sn為較佳的復(fù)合體系,具體成分為:Zn-35wt%Al-3wt%Cu-4wt%Si-3wt%Sn(記為ZA35-4Si-3Sn)。RE變質(zhì)和擠壓可細化該合金組織,但未改善其耐磨性。0.1wt%Sr即可有效變質(zhì)該合金,變質(zhì)后合金共晶過冷度△TE增大為19.5℃,促進共晶Si相形核,共晶再輝溫差減小,共晶Si相明顯細化。經(jīng)0.1wt%Sr變質(zhì)后合金具有更為優(yōu)異的綜合性能,記為ZA35-4Si-3Sn-0.1Sr。在低速(200r/min)磨損時,ZA35-4Si-3Sn-0.1Sr合金具有較低的摩擦系數(shù)和摩擦溫度,磨損量與ZA27合金相當(dāng)。改變滑動速度對ZA35-4Si-3Sn-0.1Sr合金摩擦系數(shù)及摩擦溫度的影響較小。在載荷為200N,滑動距離為1884m時,滑動速度增加至400r/min后,ZA35-4Si-3Sn-0.1Sr合金摩擦系數(shù)由0.26減小至0.21,摩擦溫度僅由110℃升高至130℃,磨損量增幅僅為37%;而對于ZA27合金,其摩擦系數(shù)由0.48增大至0.56,摩擦溫度由120℃最高升至230℃,合金磨損量增幅高達234%。本研究的實驗條件下,ZA27合金主要表現(xiàn)為粘著磨損和氧化磨損,隨著載荷、滑動距離及滑動速度增加,合金粘著磨損和氧化磨損加劇,存在大量Fe元素轉(zhuǎn)移至磨損表面。而ZA35-4Si-3Sn-0.1Sr合金在磨損表面較為光滑,主要表現(xiàn)為磨粒磨損,隨著載荷及滑動距離增加,磨粒磨損增加,但始終未發(fā)生明顯的粘著磨損,Fe元素轉(zhuǎn)移很少。在高速高載下,ZA35-4Si-3Sn-0.1Sr合金表現(xiàn)出更低的摩擦系數(shù)和摩擦溫升及其低的磨損率,該合金體系應(yīng)可適用于高速高載下工作的部件。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.13

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本文編號：1213824