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粉未冶金SiC颗粒可用来增强锌铝基复合材料的制备与性能

    铸造ZA27合金由于具有较高的强度、良好的铸造工艺性、优异的摩擦磨损性和机械加工性而引起国内外铸造界普遍关注。但因其高温强度低、干摩擦性能差和线膨胀系数大,应用范围受到限制。通过添加石墨、硅、硼、碳化硅和氧化铝等颗粒制成复合材料,可显著提高其干摩擦性能和降低线膨胀系数。与普通熔铸法相比,粉末冶金是一种少、无切削的高效制造工艺,而且可根据零件的使用条件来设计合金成分、加入添加物、控制制品的孔隙度,对生产减摩耐磨材料具有优越性。采用粉末冶金工艺在425℃×(4~5)h制备的锌铝合金具有较好的耐磨性,在正压力200N下其磨损体积和磨损质量损失均小于铸造ZA27合金,在正压力500N下其磨损质量损失小于铸造ZA27合金,但磨损体积较大,这主要是因为烧结体硬度较低和在组织中缺少硬质点。鉴于此,为进一步提高烧结体的硬度和耐磨性,对烧结体采取颗粒增强,本文初步研究了碳化硅颗粒增强锌铝基复合材料的制备及其力学性能。

 

    实验所用的金属粉末均为化学纯,其中锌粉200目,铝粉325目,铜粉325目,镁粉325目,纯度均≥99%,SiC粒度28μm,实验所用粉末混合料参照ZA27合金成分(质量分数:27%Al,2.5%Cu,0.02%Mg,其余为Zn)配置。采用在氧化性气氛中910~950℃焙烧6h,在丙酮中超声清洗的方法对SiC粒子进行预处理。用10-3g天平称重金属粉末和碳化硅颗粒,在自制的滚筒式混料机中混合,混料机转速170~180r/min,混料时间4h。将粉末混合料用钢模压制成22mm×12mm×10mm的试样,压制压力78~80MPa,保压时间60s,压坯相对密度(85±0.5)%。为防止粘模,模具经软氮化处理,压制前用硬酯酸锌酒精溶液涂覆,烧结工艺为425℃×2h。当烧结温度超过锌熔点419.5℃时,锌粉开始熔化,出现液相。控温精度±2℃,试样用石墨覆盖,烧结后在空气中冷却。

 

   SiC颗粒增强锌铝合金复合材料的硬度、抗压强度和耐磨性均比相同工艺下制备的锌铝合金显著提高,磨损量远小于烧结锌铝合金和铸造合金。这是因为该复合材料形成了共析组织,相界面增多,塑性变形抗力增大,且硬质点数量增加。


 
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