[00139844]广东省金属基复合材料创新团队建设

项目主要技术成果如下： 1、对预制体进行结构设计,探讨工艺因素对复合材料预制体压缩强度、铸渗深度等性能的影响,成功开发出具有钉轧效应的复合层结构设计及其制备技术。 2、研究了不同铁合金基体的复合材料制备工艺,能够广泛适应多种类工况下的不同耐磨件。 3、开展钢铁熔体对陶瓷预制体的铸渗机理研究,明确了影响铸渗深度的参数,为复合材料制备提供理论支撑。 4、模拟工况,系统评价了颗粒增强高铬铸铁基复合材料的三体磨粒磨损性能,合金钢基复合材料和高锰钢基复合材料的冲击磨损性能,试验结果显示,复合材料耐磨损性能明显优于单一高铬铸铁基体材料,可以广泛适用于各类不同磨损工况。 5、设计并生产了磨辊、衬板等耐磨件原型产品,复合材料的耐磨性能对比单一钢铁材料提高了1-3倍。 6、制备的SiCp/6061Al内SiC颗粒分散均匀性较好。随SiC颗粒质量分数的增加,SiCp/6061Al抗拉强度先增加后下降,伸长率持续下降,布氏硬度逐渐增加。在SiC颗粒质量分数为20%时,铝基复合材料抗拉强度最高,为230MPa,伸长率为4.0%,布氏硬度为93.3HB;与6061铝合金相比,SiCp/6061Al的抗拉强度提高了58.62%。 7、随SiC颗粒粒径的增大,SiCp/6061Al内SiC颗粒分散均匀性增加。随SiC颗粒粒径的增大,SiCp/6061Al的抗拉强度、伸长率和布氏硬度均呈现下降趋势。当SiC颗粒粒径为20μm时,铝基复合材料的抗拉强度、伸长率和布氏硬度最大,分别为207MPa、6.2%、90.7HB。与6061铝合金相比,SiCp/6061铝基复合材料的抗拉强度和布氏硬度分别增加了42.76%和61.73%。 8、SiC颗粒的添加能够显著降低6061Al的线膨胀系数,但也会使得其热导率降低;随着SiC颗粒的粒径增大,复合材料热导率逐渐增大,但增幅并不显著,粒径在20~50μm范围内变动时,SiCp/6061Al的线膨胀系数变化不明显。 9、铸态的SiCp/AM60B增强镁基复合材料,SiCp主要沿晶界分布,团聚在晶粒间的区域。随着SiCp体积分数的增加和SiCp尺寸的减小,越容易发生团聚。复合材料中出现铸造缺陷和气孔。热挤压能够有效的改善SiCp的分布,SiCp沿挤压方向排布,出现条状的挤压带。挤压的过程中部分SiCp会发生脆性断裂。 10、对于（SiCp+CNTs）/AM60B复合材料,CNTs的加入,加剧铸态复合材料的中的团聚现象,随着CNTs体积分数的增加,复合材料中的团聚现象越明显,SiCp与CNTs在基体中的分布越不均匀。铸态复合材料经过热挤压后铸造缺陷减少,SiCp和CNTs的分布均匀性得到明显的改善,之前块状的CNTs团聚部分经过热挤压后沿挤压方向伸展成线状或条状。由于CNTs的团聚,导致CNTs的加入并没有进一步细化复合材料的晶粒尺寸。随着CNTs体积分数的增加,晶粒尺寸分别为7.5μm 、6.9μm 和6.7μm。比基体分别减小13.8%、和20.7%和23%。 11、SiCp/AM60B复合材料热挤压变形后发生了动态再结晶（DRX）,能够明显地细化复合材料基体的晶粒尺寸。SiCp的体积分数和颗粒尺寸对挤压态复合材料的晶粒尺寸有着显著的影响。随着颗粒体积分数的增加,复合材料的平均晶粒尺寸随之减小,分别为6.3μm、5.1μm以及4.6μm,相比于基体的8.7μm分别降低27.6%、41.4%和47.1%。随着SiCp尺寸的增加,SiCp/AM60B复合材料基体的晶粒尺寸分别5.1μm、9.9μm、8.3μm,相对基体分别减小41.3%、-13.8%和4.6%。 12、SiCp的加入,能显著提高AM60B的屈服强度,但延伸率和抗拉降低。随着颗粒体积分数的增加,SiCp/AM60B复合材料的屈服强度增加,分别为235Mpa、245Mpa和250Mpa,相对于基体增加12%、16.7%和19%。复合材料的断口上有少量的韧窝、凸起的SiCp、 SiCp脱落的凹坑以及微裂纹组成。随着SiCp尺寸的增大,SiCp/AM60B复合材料的屈服强度分别为245Mpa 、225Mpa、240Mpa相比基体增加16.7%、7.1%、14.3%。同时延伸率和抗拉强度都先降低后升高,原因可能是SiCp分布不均匀,复合材料中存在大片完整、连续的基体。 13、CNTs的加入对（SiCp+CNTs）/AM60B复合材料的力学性能有显著的影响。随着CNTs体积分数的增加,复合材料屈服强度先分别是245Mpa、250Mpa和240Mpa,比基体增加16.7%、19%和14.3%。随着CNTs体积分数的增加,抗拉强度和延伸率也同样呈现出现增加后减少的趋势。 14、由于SiCp的存在导致热变形过程中位错密度提高,使复合材料产生硬化。当复合材料中颗粒的尺寸和颗粒的体积分数均增大时,显微硬度都随之提高。同时SiCp/AM60B复合材料总体的摩擦系数相比基体升高,而磨损率降低。对磨损面进行成分分析,较多的O元素和Si元素。说明复合材料发生氧化磨损和粘着磨损,粘着物可以对基体起到一定的保护作用,减少磨损。当颗粒的体积分数较低时,复合材料以磨粒磨损为主。颗粒体积分数的增加,粘着磨损占主导。不同颗粒尺寸的复合材料都是以粘着磨损为主。但大颗粒尺寸会产生剧烈的剥层磨损。