王海波，趙君文，陶星宇，戴光澤

(西南交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，成都 610031)

鋁合金具有高比強(qiáng)度、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于汽車和航空航天領(lǐng)域[1-2]。而Al-Cu合金相比于其他鋁合金擁有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，被認(rèn)為是最常用的鋁合金之一[3]。Al-Cu合金優(yōu)良的綜合性能與其組織中的Al2Cu相(亦稱θ相)密切相關(guān)，Al2Cu相的形貌、數(shù)量和分布也成為影響Al-Cu系合金性能的主要因素，因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。Liu等[4]研究了固溶處理對(duì)Al-Cu-Mg-Ag合金力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明最佳固溶條件為515 ℃/1.5 h，此時(shí)Al2Cu相充分溶解到Al基體中，且再結(jié)晶晶粒尺寸較??；王德升等[5]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，固溶溫度為510 ℃時(shí)，SiCp/Al-Cu-Mg復(fù)合材料的Al2Cu相可以充分溶解，固溶時(shí)間達(dá)到2 h后，隨著固溶時(shí)間的延長(zhǎng)，材料的強(qiáng)度提高不明顯。強(qiáng)塑性變形可以改變Al2Cu相的形貌和分布，用于Al-Cu系合金的強(qiáng)化，相關(guān)研究人員利用強(qiáng)塑性變形改善Al-1.7%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)Cu和Al-4.4%Cu合金的微觀組織和硬度[6-7]，提高Al-0.63%Cu,Al-3.9%Cu和Al-4%Cu合金的拉伸性能[8-9]。此外，Cu含量對(duì)合金的綜合性能影響較大，Bahl等[10-11]研究了Cu含量為6%～9%的Al-Cu系合金，結(jié)果表明，Cu元素可以顯著提高合金的強(qiáng)度，但塑性變差，而合金的低周疲勞與Cu含量沒有明顯的相關(guān)性。

Al2Cu相對(duì)Al-Cu合金的耐磨性影響顯著，許虹宇等[12]研究了不同Cu含量(1%～7%)對(duì)Al2O3·SiO2sf/Al-Cu復(fù)合材料的耐磨損性能，發(fā)現(xiàn)隨著Cu的增加，材料的摩擦因數(shù)減小，耐磨性先增加后降低，這是因?yàn)檫^(guò)量的Al2Cu相析出，增加材料的脆性，導(dǎo)致磨損面產(chǎn)生大量的剝離。而Kumar等[13]和Raju等[14]研究發(fā)現(xiàn)，隨著Cu含量的增加，合金的耐磨性持續(xù)提高，較多的Al2Cu相可以提高Al-Cu合金的硬度和強(qiáng)度，降低Al-Cu合金的磨損率。

由以上結(jié)果可知，目前研究者們對(duì)Al-Cu系合金的研究方向主要聚焦在Cu含量較低的合金上，Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約在5%左右[15]，一般不超過(guò)10%，這是因?yàn)檫^(guò)量的Cu在鋁合金中產(chǎn)生大量的Al2Cu相，影響合金的塑性，而對(duì)于Cu含量大于10%的合金則鮮有報(bào)道。但是，Al2Cu相作為增強(qiáng)相，可以顯著提高合金的硬度和耐磨性。本工作采用壓鑄工藝制備了Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～20%的試樣，系統(tǒng)地研究了高Cu鑄造鋁合金的微觀組織，重點(diǎn)分析了合金的磨損性能，以期為Al-Cu合金耐磨件成分設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

采用純度為99.7%的工業(yè)純鋁及純銅配制Al-Cu二元合金，調(diào)至合金中Cu含量為5%,10%,15%和20%。在電阻爐中將純鋁加熱到780 ℃，再將烘干的純銅棒(φ5 mm×20 mm)加入熔融的鋁液中，保溫2 h，以確保銅在鋁液中充分溶解和擴(kuò)散均化，之后將合金熔體進(jìn)行除氣精煉后冷卻至各合金液相線溫度以上20 ℃，以保證相同的過(guò)熱度，各合金的液相線溫度及澆注溫度如表1所示，其中，合金的液相線溫度通過(guò)Al-Cu合金二元相圖得出。將達(dá)到預(yù)定溫度的熔體通過(guò)湯勺傾倒入預(yù)熱過(guò)的壓鑄機(jī)壓室內(nèi)，在106 MPa壓力下壓鑄制成尺寸為φ60 mm×30 mm樣塊。

表1 Al-Cu合金的液相線溫度及澆注溫度

取樣塊的中心部位進(jìn)行線切割加工，制得30 mm×20 mm×5 mm試樣，其尺寸如圖1(a)所示。試樣通過(guò)HBE-3000A型布氏硬度計(jì)測(cè)試其硬度，采用2452 N的載荷和5 mm的硬質(zhì)合金球進(jìn)行測(cè)定。每種合金的硬度至少通過(guò)5次測(cè)量來(lái)確定。利用排水法對(duì)試樣進(jìn)行密度測(cè)試，如式(1)所示。

圖1 試樣的尺寸(a)及表面形貌(b)(A部位為金相取樣位置)

(1)

式中：m1為試樣在空氣中的質(zhì)量；m2為試樣在水中的質(zhì)量。

磨損實(shí)驗(yàn)前每個(gè)試樣磨損表面均采用金相砂紙研磨到1400#，并利用粒度為1.5 μm的SiC懸浮液拋光處理,保證每個(gè)試樣具有相同的粗糙度，利用激光共聚焦顯微鏡測(cè)得表面粗糙度Ra約為0.8 μm，如圖1(b)所示。采用球盤往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，摩擦試樣為上述經(jīng)線切割加工的試樣，對(duì)磨材料為φ10 mm的GCr15鋼球，硬度為62HRC，表面粗糙度Ra為0.2 μm。實(shí)驗(yàn)條件如下：法向載荷分別取1～5 N，振幅為5 mm，頻率為3 Hz(線速度0.03 m/s),周期數(shù)為10000次。試樣的摩擦因數(shù)由磨損試驗(yàn)機(jī)實(shí)時(shí)記錄。磨損實(shí)驗(yàn)前后，將試樣浸入酒精進(jìn)行超聲波清洗。利用VHX-1000型超景深顯微鏡觀察試樣磨損后的磨痕，每個(gè)磨痕至少觀察3處輪廓，導(dǎo)出磨損形貌數(shù)據(jù)，并用Origin軟件計(jì)算磨痕輪廓面積并得出平均值。采用掃描電鏡(SEM)觀察磨損表面的形貌，并利用掃描電鏡附帶的能譜儀(EDS)分析磨損表面的化學(xué)成分。通過(guò)式(2)計(jì)算比磨損率I，即單位滑動(dòng)距離和單位負(fù)載產(chǎn)生的體積磨損量，并用I來(lái)評(píng)定材料的耐磨性。

(2)

式中：I為比磨損率，mm3·N-1·m-1；A為磨損輪廓的面積，mm2；C為磨痕長(zhǎng)度，mm；S為滑動(dòng)距離，m；FN為法向載荷，N。

磨損實(shí)驗(yàn)完成后，在磨損試樣上切出1塊(非磨損區(qū)域，即圖1(b)中A部位)。經(jīng)鑲樣、研磨、拋光，使用Keller試劑腐蝕后，采用掃描電子顯微鏡對(duì)各試樣進(jìn)行金相觀察和拍攝。

2 結(jié)果與分析

2.1 微觀組織

圖2顯示了4種Al-Cu合金試樣的SEM顯微組織照片，可以看出，Al-Cu合金的組織主要由初生α-Al相和(α+θ)共晶組成。由圖2(e),(f)可知，SEM圖像中黑色區(qū)域的Al含量占絕大多數(shù)，而白色區(qū)域內(nèi)的Al原子與Cu原子之比接近于2∶1。由此可知，圖2中黑色的組織為初生α-Al相，白色的為共晶組織。由于4種合金的Cu含量均高于室溫下在Al基體中的最大固溶度，過(guò)量的Cu主要沿著晶界以Al2Cu的形式析出。隨著Cu含量的增加，初生α-Al相不斷減少，共晶組織不斷增加。此外，從圖2(d)可以看出，α-Al的尺寸隨著Cu含量增加至20%明顯減小。

圖3為Al-Cu合金試樣θ相的形貌。由圖3可見，隨著Cu含量的增加，θ相傾向于形成團(tuán)簇分布在晶界間，且θ相的尺寸不斷增加，與Bahl等[10]的研究結(jié)果一致。

圖3 Al-Cu合金試樣θ相的形貌

根據(jù)Al-Cu合金相圖，常溫下Al-Cu合金主要由α相和θ相組成，對(duì)各組分的試樣進(jìn)行XRD測(cè)試，獲得的XRD譜圖如圖4所示。

圖4 Al-Cu合金試樣的XRD譜圖

利用MDI Jade軟件對(duì)相的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行半定量計(jì)算，如表2所示。由表2可知，隨著Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，θ相的體積分?jǐn)?shù)不斷增大，由2.00%增加到25.80%。

表2 不同組分Al-Cu合金α-Al相和θ相的體積分?jǐn)?shù)(%)

2.2 試樣的硬度和密度

圖5顯示了4種合金試樣的密度和硬度結(jié)果，隨著Cu含量的增加，Al-Cu試樣的密度由2.81 g/cm3增加到3.14 g/cm3，密度增加了12%，這是由于Cu是一種高密度金屬(8.9 g/cm3)。Al-Cu合金的硬度由59HB增加到170HB,增大了180%；其原因是Al-5Cu試樣主要由α-Al固溶體組成，θ相占比較少，而Al-10Cu,Al-15Cu和Al-20Cu中存在較多的θ相，θ相在位錯(cuò)移動(dòng)時(shí)作為一種障礙，影響位錯(cuò)的遷移率，而隨著合金中θ相的增多導(dǎo)致合金的位錯(cuò)遷移率下降[16]，因此在宏觀上表現(xiàn)為硬度升高。

圖5 Al-Cu合金試樣的密度和硬度

2.3 Al-Cu合金的磨損行為

2.3.1 摩擦因數(shù)分析

圖6為4種Al-Cu合金試樣與GCr15球?qū)δピ诓煌d荷條件下的平均摩擦因數(shù)。由圖6可見，在1 N和3 N載荷下，低Cu含量的兩種合金試樣摩擦因數(shù)相較于高Cu組分的兩種合金試樣要低。隨著載荷的增加，4種試樣的摩擦因數(shù)總體呈下降趨勢(shì)，根據(jù)摩擦二項(xiàng)式定律可得[17]：

圖6 Al-Cu合金試樣的平均摩擦因數(shù)

(3)

式中：f為摩擦因數(shù)；α和β分別為摩擦表面的物理與力學(xué)性能決定的系數(shù)；A和W分別為實(shí)際接觸面積與法向載荷。實(shí)驗(yàn)指出，對(duì)于塑性材料組成的摩擦副，表面處于塑性接觸狀態(tài)，實(shí)際接觸面積A與法向載荷W呈線性關(guān)系，因而式(3)中摩擦因數(shù)f與載荷無(wú)關(guān)。但對(duì)于表面接觸處于彈性變形狀態(tài)的摩擦副，實(shí)際接觸面積與法向載荷的2/3成正比[18]。由此可得，式(3)的摩擦因數(shù)隨載荷的增大而減小，本實(shí)驗(yàn)符合這一規(guī)律。但是Al-15Cu合金試樣在5 N載荷下摩擦因數(shù)相較于低載荷有所上升，這在后面的章節(jié)會(huì)進(jìn)行解釋。

圖7為3 N載荷下各合金試樣的摩擦因數(shù)曲線?？梢钥闯觯珹l-5Cu與Al-10Cu合金試樣的摩擦因數(shù)在經(jīng)過(guò)摩擦初始階段短暫的波動(dòng)后，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，摩擦因數(shù)穩(wěn)定在0.4左右；而Al-15Cu和Al-20Cu合金試樣的摩擦因數(shù)在磨損過(guò)程中一直處在波動(dòng)狀態(tài)。Al-5Cu和Al-10Cu合金由于硬度較低，在較高載荷下的磨損過(guò)程中，材料凸起的硬質(zhì)相被壓實(shí)在基體表面，磨損表面相對(duì)光滑，實(shí)際接觸面積增大，所以宏觀上表現(xiàn)為摩擦因數(shù)減小且比較穩(wěn)定[19]；而Al-15Cu和Al-20Cu合金試樣中由于存在著大量的硬質(zhì)θ相，θ相的體積分?jǐn)?shù)超過(guò)15%，且尺寸較大，在摩擦過(guò)程中需要較大的切向力，克服硬質(zhì)相的阻礙，所以摩擦因數(shù)較高。另外，由于存在大尺寸的硬質(zhì)θ相，θ相的顯微硬度可以達(dá)到297HV[20]，而α-Al相的顯微硬度僅為40HV，兩相的硬度值相差7倍，導(dǎo)致材料的局部硬度差異較大[21]，而犁溝作用的變化引起材料的摩擦因數(shù)曲線有明顯的波動(dòng)。因此，大尺寸、數(shù)量較多的θ相會(huì)導(dǎo)致較大的摩擦因數(shù)，且摩擦因數(shù)波動(dòng)較大。

圖7 3 N載荷下Al-Cu合金試樣的摩擦因數(shù)曲線

2.3.2 磨痕形貌特征與磨損率

圖8(a)～(d)分別顯示了4種組分Al-Cu合金試樣在不同載荷下磨痕二維輪廓線，由圖8可見，在5 N載荷下， Al-5Cu合金試樣分別為1950 μm與108 μm，Al-20Cu合金試樣的磨痕寬度和深度分別為1325 μm與55 μm，磨痕的寬度和深度下降明顯。Al-15Cu合金試樣磨痕寬度和深度分別為1398 μm與53 μm，相比于Al-20Cu合金試樣，磨痕的深度和寬度相差不大。另外，隨著載荷的增加，Al-Cu合金試樣的表現(xiàn)也不相同：對(duì)于Al-5Cu與Al-10Cu合金試樣，載荷由1 N增加到3 N，磨痕的深度和寬度有大幅度的增加，載荷繼續(xù)增加到5 N時(shí)，磨痕的深度無(wú)明顯變化，寬度略有增加，這表明對(duì)摩擦副之間的真實(shí)接觸面積增大，導(dǎo)致因增加名義載荷以達(dá)到期待的高的接觸應(yīng)力被增大的接觸面積抵消[22]，所以壓入深度并無(wú)明顯變化；而對(duì)于Al-15Cu和Al-20Cu合金試樣，磨痕深度隨載荷增加呈線性增加，寬度增幅下降。

圖8 Al-Cu合金試樣不同載荷下表面磨痕區(qū)域橫截面沿縱深方向的二維輪廓線

圖9為4種合金試樣的體積磨損量與載荷的關(guān)系。由圖9可見，對(duì)于Al-15Cu和Al-20Cu兩種合金試樣，體積磨損量隨載荷的增加呈線性增加，而對(duì)于Al-5Cu和Al-10Cu合金試樣，體積磨損量的增幅降低。

圖9 Al-Cu合金試樣不同載荷下的體積磨損量

圖10顯示了4種Al-Cu合金試樣在不同載荷下的比磨損率結(jié)果。如圖10所示，Al-5Cu與Al-10Cu合金試樣在5 N載荷下的比磨損率比3 N載荷下的比磨損率低很多，主要原因是上述分析中接觸應(yīng)力并沒有因載荷的增加而顯著增大，磨損體積增加不明顯，導(dǎo)致比磨損率隨載荷的增大而下降，而Al-15Cu與Al-20Cu合金試樣在3種載荷下，比磨損率相差不大，且比磨損率較小，可以認(rèn)為這兩種合金具有較好的耐磨性能。

圖10 Al-Cu合金試樣的比磨損率

從圖10還可以看出，隨著Cu含量由5%增加到15%，試樣比磨損率呈線性減小，但當(dāng)Cu含量由15%增加到20%時(shí)，試樣的比磨損率變化較??；當(dāng)Cu含量為15%，載荷為1 N時(shí)，比磨損率最低為4.1×10-4mm3·N-1·m-1。由上述結(jié)果及分析可知，Cu含量的增加導(dǎo)致θ相含量增加，從而使Al-Cu合金的硬度顯著提高，而強(qiáng)度和硬度是影響合金耐磨性的主要因素[23]；硬質(zhì)相也有利于提高合金的耐磨性[24]，在磨損過(guò)程中主要是硬質(zhì)相承受摩擦。因此，隨著θ相的增加，試樣的比磨損率降低；這一規(guī)律在Cu含量為5%～15%時(shí)是基本成立的，但是當(dāng)Cu含量由15%增加到20%時(shí)，合金試樣的硬度由112HB增加到170HB，試樣的比磨損率卻沒有降低。宋芊汀等[22]也發(fā)現(xiàn)硬度與耐磨性并不是簡(jiǎn)單的正相關(guān)，Lu等[25]研究表明，硬質(zhì)相的形貌和尺寸也會(huì)對(duì)合金的耐磨性有顯著影響，在磨損過(guò)程中，由于磨損表面受到循環(huán)剪切應(yīng)力，易于在基體與硬質(zhì)相的邊界形成微裂紋，且微裂紋更容易在粗大的硬質(zhì)相中形成和擴(kuò)展，使得磨損表面的氧化膜剝離導(dǎo)致下面的基體暴露，增大磨損率，此時(shí)盡管合金試樣有較高的硬度，但是其比磨損率并不會(huì)下降。

2.3.3 磨損表面形貌

圖11為1 N載荷下，各組分合金摩擦表面的SEM圖以及部分區(qū)域的EDS。由圖11(a)可以看出，Al-5Cu合金試樣的磨損表面存在淺犁溝、大尺寸剝落坑、分層和黑色附著層。這是由于Al-5Cu合金試樣硬度較低，在磨損過(guò)程中，由于溫度的升高，磨損表面部分區(qū)域因?yàn)檐浕冃味纬删哂欣缦髯饔玫耐蛊痧ぶc(diǎn)，隨著摩擦的進(jìn)行，黏著點(diǎn)不斷增大，在剪切力的作用下與基體撕裂形成剝落坑[26]；Al-5Cu合金的磨損機(jī)制主要為黏著磨損。圖11(b)中存在著犁溝、剝落坑和黑色附著層，但是剝落坑的尺寸相比Al-5Cu試樣明顯減小。Al-10Cu合金的磨損機(jī)制為磨粒磨損和黏著磨損的共同作用。

圖11 在1 N載荷下Al-Cu合金試樣的磨損表面SEM圖及EDS分析

如圖11(c),(d)所示，磨損表面主要為犁溝和黑色附著層，犁溝的產(chǎn)生主要是由于摩擦初始階段，摩擦副鋼球上的粗糙峰在法向載荷的作用下，壓入摩擦表面，滑動(dòng)時(shí)的摩擦力通過(guò)粗糙峰在摩擦表面微觀切削作用下產(chǎn)生；此外，在磨損過(guò)程中產(chǎn)生的磨損碎片可以作為磨粒，磨損過(guò)程中在合金表面產(chǎn)生淺犁削。因此，Al-15Cu和Al-20Cu合金的主要磨損機(jī)制為磨粒磨損。

對(duì)圖11(c)中3,4兩個(gè)點(diǎn)進(jìn)行能譜測(cè)試，如圖11(e),(f)所示，圖11(e)為非附著層區(qū)域EDS譜圖，圖11(f)為附著層部位的EDS譜圖，可以看出附著層部分的氧含量為10.2%，明顯高于非附著層區(qū)域的2.5%，由文獻(xiàn)報(bào)道[25]結(jié)合形貌和能譜可以推斷出這種組織為氧化層。

圖12為Al-15Cu與Al-20Cu合金試樣的高倍磨損形貌，由圖12(a)可以看出，Al-15Cu合金試樣的磨損表面主要是氧化物，在氧化層周圍有裂紋存在，但是氧化層很少有剝離的現(xiàn)象。而Al-20Cu合金試樣的磨損表面也存在氧化物，但還存在氧化層剝落現(xiàn)象，鋁合金基體直接與摩擦副接觸，從而導(dǎo)致相對(duì)大的磨損率。因此，盡管兩種高組分試樣硬度有一定差別，但是磨損率相差不大。

圖12 在1 N載荷下Al-15Cu(a)與Al-20Cu(b)合金試樣磨損表面的高倍SEM圖

圖13為5 N載荷下合金的磨損形貌SEM圖。如圖13(a)所示，磨損表面出現(xiàn)嚴(yán)重的黏著剝落坑，犁溝深度和寬度與1 N載荷相比明顯增大。這是由于載荷的增加，磨粒對(duì)磨損表面的犁削作用加強(qiáng)，形成尺寸較大的犁溝，與此同時(shí)，磨損表面產(chǎn)生了更多的摩擦熱，加速材料軟化形成黏著點(diǎn)，造成面積更大的剝落坑，Al-5Cu合金的黏著磨損程度增加；圖13(b)顯示了Al-10Cu合金的磨損形貌，與低載荷相比，磨損表面的塑性變形程度、犁溝尺寸和剝落坑的尺寸都有所增大，磨粒磨損與黏著磨損程度增加。從圖13(c)可以看出，磨損表面存在氧化物和大量的犁溝；圖13(d)為Al-20Cu合金的磨損形貌，可以看出磨損表面相對(duì)光滑，主要為犁溝和塑性變形區(qū)；由此可見，Al-15Cu和Al-20Cu合金的磨粒磨損程度增加。

圖13 在5 N載荷下Al-Cu合金試樣磨損表面的SEM圖 (a)Al-5Cu;(b)Al-10Cu;(c)Al-15Cu;(d)Al-20Cu

對(duì)比Al-15Cu和Al-20Cu合金試樣的磨損表面可以發(fā)現(xiàn)，Al-20Cu試樣的黑色氧化層數(shù)量減少或者消失。此時(shí)，合金的基體直接與摩擦副相接觸，導(dǎo)致相對(duì)較大的磨損率。在磨損過(guò)程中，氧化膜一般在α-Al相上形成，磨損速率小于氧化層生成速率，氧化層才會(huì)保留[17]。Al-20Cu合金試樣中共晶組織占比較多，α-Al相占比和尺寸較小，導(dǎo)致在相對(duì)高的載荷下，磨損率較高，Al-20Cu合金試樣的磨損表面形成的氧化層較少而難以保留。而Al-15Cu試樣相比Al-20Cu存在相對(duì)多的α-Al相，生成的氧化層得以保留，此時(shí)，合金試樣的磨損率相對(duì)較低。但是由于氧化層的存在，合金的摩擦因數(shù)會(huì)比較高[27]，這也是5 N載荷下Al-15Cu合金摩擦因數(shù)較高的原因(見圖6)。

3 結(jié)論

(1)隨著Cu含量從5%增加至20%，Al-Cu合金中θ相的體積分?jǐn)?shù)由2.00%增加到25.80%，且θ相的尺寸逐漸增大，硬度從59HB增加到170HB。摩擦因數(shù)隨Cu含量變化在0.4～0.85范圍內(nèi)浮動(dòng)，高Cu含量的試樣摩擦因數(shù)較高且波動(dòng)較大，較多的θ相會(huì)造成較高的摩擦因數(shù)和較大摩擦因數(shù)的波動(dòng)。另外，隨著載荷的增加，試樣的摩擦因數(shù)呈減小的趨勢(shì)。

(2)隨著Cu含量的增加，試樣的磨痕深度和寬度下降明顯，Cu含量達(dá)到15%以后變化不大，試樣的體積磨損量表現(xiàn)出同樣的規(guī)律。隨著載荷的增加，低Cu含量試樣體積磨損量逐漸增加，但是增幅下降；而對(duì)于高Cu含量試樣體積磨損量則呈線性增加。

(3)隨著Cu含量從5%增加至20%，Al-Cu試樣的比磨損率隨Cu含量增加先急劇降低后趨于平緩，Cu含量達(dá)到15%以上比磨損率變化不大，最低比磨損率在4.1×10-4mm3·N-1·m-1左右。較低Cu含量試樣的比磨損率隨載荷變化顯著，隨著Cu含量增加各載荷下比磨損率差別降低，當(dāng)Cu含量為15%～20%時(shí)各載荷下試樣比磨損率接近。

(4)Al-Cu合金的主要磨損機(jī)制為黏著磨損和磨粒磨損。低Cu含量試樣以黏著磨損為主，磨損表面存在大面積的黏著剝落坑，而高Cu含量試樣以磨粒磨損為主，磨損表面主要為犁溝。隨著載荷的增加，低Cu含量試樣黏著磨損程度增加，高Cu含量試樣磨粒磨損程度增加。