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Al-ZrSiO4金屬基復(fù)合材料干摩擦性能的試驗研究與模型化

Al基復(fù)合材料由于具有低密度、高強度、生態(tài)友好以及低成本等特點而使其在諸如汽車、運輸機械、航空等領(lǐng)域應(yīng)用。由于工藝流程簡單和增強材料的多樣性使許多研究者把注意力放在顆粒增強復(fù)合材料上，并已經(jīng)對天然顆粒增強復(fù)合材料的制造方法及性能進行了研究。鋯砂（ZrSiO4）增強復(fù)合材料是重要的工業(yè)材料，其采用攪拌鑄造工藝并研究了所獲得樣品的性能，在銷盤試驗機上進行過磨粒磨損試驗。預(yù)測磨損率是很困難的事，因為這不是材料固有的特性，而是系統(tǒng)的函數(shù)。開發(fā)出了預(yù)測鋁基復(fù)合材料磨損率的理論模型，變數(shù)分析使之有可能找到最佳試驗參數(shù)。對鋯砂增強復(fù)合材料的研究不多，預(yù)測磨損率的理論模型尚未建立。本文對磨損參數(shù)的影響進行了詳細討論并建立起磨損率預(yù)測數(shù)學(xué)模型。

選擇的LM25合金的成分為Al- 6.72Si- 0.4Fe- 0.2Cu- 0.50Mg，所用鋯砂顆粒平均粒度分別為63、88、105、125、149μm，ZrSiO4的體積百分比在5%～25%范圍內(nèi)變化，每級差5%。試驗樣品采用攪拌鑄造工藝，經(jīng)固溶處理和人工時效。使用銷盤磨損試驗機來評價磨損特性。

借助于響應(yīng)表面法（RSM: Response Surface Method）建立了預(yù)測該復(fù)合材料磨損率的數(shù)學(xué)模型，即磨損率Wr=f（V，P，L，S，D）。在5個因素中，體積百分比V、顆粒尺寸P和滑動速度S對磨損率有負貢獻；施加載荷L、滑動距離D有正貢獻。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第4期

作者：S.Vijayakumar L. Karunamoorthy

編譯：張英才