Mg2B2O5W，SiC和Gr顆粒增強6061Al基復合材料的摩擦磨損行為

丁雨田，王冬強，胡 勇，彭和思，馬國俊

(蘭州理工大學 省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室，蘭州730050)

?

Mg2B2O5W，SiC和Gr顆粒增強6061Al基復合材料的摩擦磨損行為

丁雨田，王冬強，胡 勇，彭和思，馬國俊

(蘭州理工大學 省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室，蘭州730050)

采用粉末熱擠壓法制備2%Mg2B2O5w/6061Al，2%Gr/6061Al，2%SiCp/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061A，2%Mg2B2O5w+2%SiCp/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCp/6061Al單一及混雜增強的鋁基復合材料，并對其耐磨性和摩擦行為進行研究。結果表明：隨著載荷的增大，各種復合材料的磨損率均增大，石墨的添加增大了鋁基復合材料的磨損率；復合材料的摩擦因數隨載荷的增大而降低并趨于穩(wěn)定，摩擦因數均介于0.22～0.32之間。未加入石墨的復合材料的磨損機制以磨料磨損和輕微的黏著磨損為主，加入石墨后復合材料的磨損機制轉變?yōu)閯×业酿ぶp。

粉末熱擠壓；增強體； 鋁基復合材料；摩擦磨損

鋁基復合材料以其低密度、高比模量、比強度、優(yōu)良的導熱性及耐磨性廣泛應用于汽車、航空航天等行業(yè)[1-5]。鋁基復合材料具有良好的耐磨性，王寶順等[6]研究發(fā)現復合材料-剎車材料摩擦副的耐磨性明顯優(yōu)于HT250-剎車材料摩擦副。鋁基復合材料的摩擦磨損特性與多重因素相關，Diler等[7]研究發(fā)現隨著SiCp增強體體積分數的增加，材料的磨損量減小，然而，當增強體體積分數大于17.5%時，增強體在基體中團簇加劇反而使材料磨損量增大。劉慧敏等[8]對TiC增強7075 鋁基復合材料的磨損性能研究發(fā)現，只有在低載荷條件下TiC/7075 Al 基復合材料磨損率隨TiC 顆粒含量的增加而降低, 而在高載荷條件下，7075Al基體合金具有比TiC/7075Al基復合材料更加優(yōu)越的耐磨性。另外，在一定條件下，混雜增強鋁基復合材料具有比單一復合材料更優(yōu)越的耐磨性能，因其可以綜合多種增強體各自的優(yōu)點， Umanath[9]在研究SiC/Al2O3混雜鋁基復合材料時發(fā)現：隨著增強體體積含量的增大、載荷的降低、滑動速率的降低以及對偶件硬度的增大，混雜復合材料的磨損率降低。Alidokht 等[10]研究SiC/MoS2混雜增強A356 Al基復合材料摩擦磨損行為時得出結論， Al/SiC/MoS2混雜復合材料的耐磨性優(yōu)于Al/SiC混雜復合材料。

鋁基復合材料常用的增強體有碳化物、氧化物、硼化物等[11-13]。硼酸鎂晶須作為新型的增強體材料具有輕量化、高強度、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能。而價格僅為碳化硅晶須的1/20～1/30，是當今復合材料增強體中最有希望廣泛應用的晶須之一[14]。目前，硼酸鎂晶須增強鋁基復合材料的研究甚少，尤其硼酸鎂晶須與其他增強體的混雜效應對鋁基復合材料摩擦磨損行為影響的研究更是鮮見報道。本工作利用粉末熱擠壓工藝制備硼酸鎂晶須、碳化硅顆粒、石墨顆粒增強鋁基復合材料以及混雜增強的鋁基復合材料，研究了不同種類增強體及混雜增強體對鋁基復合材料磨損率、摩擦因數的影響，并對其磨損行為及機理進行研究，進而推進硼酸鎂晶須在金屬基復合材料中的應用。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗制備

采用粉末熱擠壓法制備鋁基復合材料，實驗所用的硼酸鎂晶須增強體長徑比為10～50，直徑為0.5～5μm，碳化硅顆粒粒度為10～30μm，Gr顆粒粒度為2～15μm。6061Al基體粒度為10～30μm。粉末熱擠壓法制備復合材料的工藝流程：混粉(球磨)→預壓除氣→致密化→擠壓成型。工藝參數為：150℃時，在20MPa下預壓5～10min， 540℃保溫1h后以25∶1的擠壓比擠壓成型。制備的復合材料和基體合金的部分性能如表1所示。復合材料的顯微組織及能譜分析如圖1所示。圖1(d)，(e)，(f)分別為圖1(a)，(b)，(c)中A，B，C處的EDS圖譜。

表1 基體合金和復合材料的力學性能

1.2 摩擦磨損實驗

摩擦磨損實驗在MMW-1A型微機控制萬能摩擦磨損試驗機上進行，采用銷-盤形式的摩擦實驗裝置進行干滑動摩擦磨損實驗。摩擦配副采用φ70mm×4mm的Cr12鋼圓盤，HRC為45～48。復合材料試樣尺寸為φ4.8mm×12.8mm的圓柱體。實驗滑動速率為0.2m/s，測試不同載荷時(10，20，30，40N)6種復合材料(2%Mg2B2O5w/6061Al，2%Gr/6061，2%SiCP/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al，2Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al)磨損率與摩擦因數的變化。磨損率采用材料被磨去的質量m，摩擦滑動的距離S表示，如式(1)所示:

(1)

用JSM-6700F掃描電子顯微鏡觀察材料磨損表面和磨屑形貌并分析磨損機理。

圖1 復合材料的SEM照片和EDS分析(a)2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al的SEM圖片；(b)2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al中Gr的SEM圖片；(c)2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al的SEM圖片；(d)圖1(a)中增強相A的EDS分析；(e)圖1(a)中增強相B的EDS分析；(f)圖1(a)中增強相C的EDS分析Fig.1 SEM photographs and EDS analysis of composites (a)SEM of 2%Mg2B2O5w+2%Gr /6061Al;(b)SEM of Gr in 2%Mg2B2O5w+2%Gr /6061Al;(c)SEM of 2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al;(d)EDS analysis of reinforcement A in fig.1(a);(e)EDS analysis of reinforcement B in fig.1(b);(f)EDS analysis of reinforcement C in fig.1(c)

2 結果與討論

2.1 磨損率與摩擦因數

2.1.1 磨損率

圖2為6種復合材料的磨損率隨載荷的變化曲線，由圖2可知，隨著載荷的增加，復合材料的磨損率均有增大趨勢。2%Mg2B2O5w/6061Al，2%SiCP/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al的磨損率低于2%Gr/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al以及2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al復合材料，其中2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al復合材料的磨損率最低，2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al 復合材料的磨損率在載荷為10N和40N時，分別為2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al復合材料磨損率的63.5%和49.2%，這是由于Mg2B2O5w和SiCP的雜合效應使得材料的磨損率降低，2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al復合材料中加入的Gr并沒有起到潤滑的作用，反而提高了材料的磨損率，這是因為Gr的加入降低了材料基體與基體以及與Mg2B2O5W之間的結合強度。2Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al復合材料中3種增強體同時加入基體使材料磨損率提高，這與大部分[3,15]研究結果是背道而馳的。

圖2 不同載荷下6種復合材料的磨損率Fig.2 The wear rate of six kinds of composites under different load

2.1.2 摩擦因數

圖3為6種復合材料的摩擦因數隨載荷的變化曲線，由3圖可知，隨著載荷的增大，材料摩擦因數呈下降趨勢。2%Mg2B2O5w/6061Al，2%SiCP/6061Al及2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al復合材料的摩擦因數小于2%Gr/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al及2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al復合材料，2%Gr/6061，2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al及2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al復合材料中Gr的加入并沒有對摩擦表面起到固體潤滑作用，反而使材料的摩擦因數變大，這可能是Gr的加入促使復合材料以劇烈的黏著磨損形式滑動，使復合材料的摩擦因數增大。另外，隨著載荷的增大，材料與摩擦配副之間的接觸面積越大，材料的摩擦因數越來越穩(wěn)定。

圖3 不同載荷下6種復合材料摩擦因數Fig.3 Friction coefficient of six kinds of composites under different loads

2.2 摩擦形貌與機理

圖4為6種復合材料在30N時摩擦形貌的SEM圖片，由圖4可看出，2%Mg2B2O5w/6061Al復合材料的磨損形式以磨料磨損和黏著磨損共同作用，如圖4(a)所示，摩擦過程中材料表面出現犁溝和少量的剝落，Mg2B2O5W的加入增強了材料的硬度，提高了材料的耐磨性。2%Gr/6061Al復合材料主要以黏著磨損為主，如圖4(b)所示，Gr的加入降低了材料硬度，材料表面出現大量的塑性變形；另外，Gr與鋁合金的潤濕性差，降低了基體之間的結合強度，在摩擦過程中，復合材料表面發(fā)生加工硬化而使材料硬度提高，但材料亞表層的硬度較低，容易在摩擦切應力下產生開裂分層的現象。在2%Gr/6061Al復合材料中， Gr使基體的結合能力降低，加速了磨屑的生成和脫落，如圖4(b)左上角可看到離層脫落后Gr深坑。2%SiCP/6061Al材料的磨損主要以磨料磨損為主，如圖4(c)所示，材料的摩擦表面出現塑性變形和裂紋，但剝離的現象較少，這是由于復合材料中SiCP與基體具有良好結合性。2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al復合材料的磨損形式以劇烈的黏著磨損為主，并伴隨著磨料磨損，如圖4(d)所示，材料表面出現大量的剝離現象，而且大多形成于Gr團聚的部位，其磨損機理與2%Gr/6061Al復合材料類似。在2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al復合材料中，Gr的加入不僅降低了合金基體之間的結合強度，而且降低了Mg2B2O5W與基體的結合，這樣使得材料中的Mg2B2O5W容易在摩擦過程中被拔出，被拔出Mg2B2O5W在基體部位出現空洞缺陷，易形成裂紋源，而且被拔出的Mg2B2O5W以磨料的形式存在于摩擦表面，進而犁削摩擦副表面，對復合材料起到消極的作用，使復合材料磨損率變大。2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al復合材料的磨損形式以黏著磨損為主，如圖4(e)所示，材料表面出現剝落現象，然而，從材料表面可看到大量的黏附物，如圖4(e)所示，對其進行EDS分析如圖5所示，可以看出黏附物為富鐵混合物，在摩擦過程中，由于材料表面可以將脫落的磨屑重新回收，使其以機械混合層的形式存在于摩擦面，從而降低了材料的磨損率。2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al復合材料的磨損形式以劇烈的黏著磨損和磨料磨損為主，如圖4(f)所示，材料表面出現大量地剝離脫落和巨大的裂紋，也可以從材料表面看到富鐵相的黏附物，然而，富鐵相并不是像2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al復合材料以機械混合層的形式起到減磨的作用，在摩擦過程中，這些富鐵相易與材料表層基體結合，因為Gr的存在使材料亞表層結合較薄弱，這些富鐵相與摩擦表面的結合物容易脫落形成大塊的磨屑，又因為Gr的潤滑作用抑制這些磨屑重新黏附于摩擦副表面，促使磨屑從摩擦表面脫落而徹底被磨損掉，使材料的磨損率變大。

圖4 載荷為30N時6種復合材料摩擦表面SEM圖片(a)2%Mg2B2O5w/6061Al；(a)2%Gr/6061Al；(c)2%SiCP/6061Al；(d)2%Mg2B2O5w+2%Gr /6061Al；(e)2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al；(f)2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061AlFig.4 SEM micrographs of the worn surfaces of six composites under wear load of 30N(a)2%Mg2B2O5w/6061Al；(a)2%Gr/6061Al；(c)2%SiCP/6061Al；(d)2%Mg2B2O5w+2%Gr /6061Al；(e)2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al；(f)2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al

圖5 富鐵黏附層的EDS分析Fig.5 EDS analysis of the iron-rich adhesion layer

圖6為6種復合材料在30N時的摩擦表面EDS分析曲線(1，2，3，4，5，6分別代表2%Mg2B2O5w/6061Al，2%Gr/6061Al，2%SiCP/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al，2Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al)，由圖6可看出，6種材料磨損表面氧含量變化不大，處于26%～29%之間，說明在摩擦過程中，材料發(fā)生了較強的氧化磨損。與2%Gr/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al及2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/

6061Al復合材料相比，2%Mg2B2O5w/6061Al，2%SiCP/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al復合材料摩擦表面鐵含量較多，說明2%Mg2B2O5w/6061Al，2%SiCP/6061Al及2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al復合材料在摩擦過程中易與摩擦配副Cr12結合形成穩(wěn)定的富鐵摩擦緩沖層；相反，2%Gr/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al以及2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al復合材料在摩擦過程中則傾向于與摩擦配副結合后迅速脫落而產生新的摩擦界面，從而增大了材料的磨損率。這正是由于加入的Gr使得材料亞表層結合降低，且在摩擦過程中潤滑促進材料與摩擦界面脫落的原因。

圖6 載荷30N下6種復合材料磨損表面EDS分析Fig.6 EDS analysis of the worn surfaces of six composites under wear loads of 30N

圖7為2%Mg2B2O5w+2%Gr /6061Al，2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al和2Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al 3種復合材料在摩擦過程中產生磨屑碎片的SEM圖片，由圖3可看出2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al復合材料的磨屑碎片較為均勻，且表面光滑而致密，這是由于碎片在脫落之前經過多次的碾壓，磨屑組成的機械混合層塑性降低，磨屑碎片緩慢

圖7 30N負載下3種復合材料磨屑的SEM圖像(a)2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al；(b)2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al；(c)2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061AlFig.7 SEM micrographs of the worn debris of three composites under wear load of 30N(a)2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al；(b)2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al；(c)2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al

的脫離摩擦表面。由圖7(a)和7(c)可看出， Gr的加入使磨屑大小不一，大塊磨屑與小顆粒磨屑體積差異較大，而且磨屑表面粗糙松散，這正是由于Gr的加入使得復合材料亞表面結合能力降低，材料在摩擦過程中可形成較大塊的磨屑。另外，Gr又可以抑制小顆粒磨屑與摩擦表面及其他小顆粒磨屑相互結合，促使磨屑從摩擦表面的脫落，最終使得材料磨損率變大。這可能與粉末熱擠壓的成型工藝有關。

圖8為與2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al及2Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al復合材料對磨的摩擦配副磨損表面的光鏡圖片，2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al復合材料對摩擦配副的刮擦較大，有較大的犁溝產生，如圖8(b)所示。2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al和2Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al復合材料由于Gr的加入使得材料對摩擦配副的刮擦較小。由此可以說明Gr對摩擦配副Cr12具有一定的潤滑效果。

圖8 30N載荷下3種復合材料對偶件的摩擦表面及光鏡顯微照片(a)2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al；(b)2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al；(c)2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061AlFig.8 Optical micrographs of the counter face at applied load of 30N for three composites(a)2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al；(b)2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al；(c)2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCp/6061Al

3 結論

(1)通過粉末熱擠壓工藝成功制備出致密度高、增強體分布均勻的6種鋁基復合材料(2%Mg2B2O5w/6061Al，2%Gr/6061Al，2%SiCP/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al，2Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al)。

(2)2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al混雜增強復合材料的磨損率最低，2%Mg2B2O5w+2%Gr /6061Al混雜增強復合材料的磨損率最高，當載荷為40N時，2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al混雜復合材料的磨損率為7.3×10-6g/m，僅為2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al混雜增強復合材料磨損率的49.2%。

(3)6種復合材料的摩擦因數隨載荷的增大呈下降趨勢，且摩擦因數均介于0.22～0.32之間，添加Gr的復合材料(2%Mg2B2O5w/6061Al，2%SiCP/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al)的磨損率高于未添加Gr的復合材料(2%Mg2B2O5w/6061Al，2%SiCP/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al)，Gr并沒有對復合材料起到潤滑減摩的作用。

(4)未加入Gr的復合材料(2%Mg2B2O5w/6061Al,2%SiCP/6061Al,2%Mg2B2O5w+2%SiCP/6061Al)的磨損機制以磨料磨損或黏著磨損為主；加入Gr的復合材料(2%Gr/6061Al，2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al及2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCP/6061Al)的磨損機制由劇烈的黏著磨損主導。

[1] RAVINDRAN P, MANISEKAR K, NARAYANASAMY P, et al. Application of factorial techniques to study the wear of Al hybrid composites with graphite addition[J]. Materials & Design, 2012, 39: 42-54.

[2] 楊佼源, 韋習成, 洪曉露, 等. 高含量SiC 顆粒增強鋁基復合材料的增摩特性研究[J]. 摩擦學學報, 2014, 34(4): 446-451.

YANG Jiao-yuan, WEI Xi-cheng, HONG Xiao-lu, et al. Dry friction coefficient of high content SiC particle reinforced aluminum matrix composite against commercial friction material[J]. Tribology, 2014, 34(4): 446-451.

[3] RAVINDRAN P, MANISEKAR K, NARAYANASAMY P, et al. Tribological behaviour of powder metallurgy-processed aluminium hybrid composites with the addition of graphite solid lubricant[J]. Ceramics International, 2013, 39(2): 1169-1182.

[4] RAO R N, DAS S. Effect of matrix alloy and influence of SiC particle on the sliding wear characteristics of aluminium alloy composites[J]. Materials & Design, 2010, 31(3): 1200-1207.

[5] 湯赟武, 陳飛, 曹志強, 等. 原位生成 TiB2/ZA27 復合材料的組織與耐摩擦磨損性能[J]. 稀有金屬材料與工程, 2014, 43(1): 194-198.

TANG Yun-wu, CHEN Fei, CAO Zhi-qiang, et al. Microstructure and friction-wear resistance of in-situ TiB2/ZA27 composites[J].Rare Metal Materials and Engineering, 2014, 43(1):194-198.

[6] 王寶順, 呂一中, 崔 巖, 等. SiCp/ Al 復合材料-半金屬剎車材料干摩擦磨損性能研究[J].材料工程, 2007, (6):7-10

WANG Bao-shun, LU Yi-zhong, CUI Yan, et al. Dry sliding tribological behavior of SiCp/Al composites against semi-metallic brake pad[J]. Journal of Materials Engineering, 2007, (6):7-10.

[7] DILER E A, IPEK R. Main and interaction effects of matrix particle size, reinforcement particle size and volume fraction on wear characteristics of Al-SiCp composites using central composite design[J]. Composites Part B: Engineering, 2013, 50:371-380.

[8] 劉慧敏, 宋振東, 許萍, 等. TiC/7075鋁基復合材料的磨損實驗研究[J], 材料工程, 2011, (7):66-69.

LIU Hui-min, SONG Zhen-dong, XU Ping, et al. Experimental study of the wear resistance of TiC/ 7075 Al matrix composite[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, (7):66-69.

[9] UMANATH K, PALANIKUMAR K, SELVAMANI S T. Analysis of dry sliding wear behaviour of Al6061/SiC/Al2O3hybrid metal matrix composites[J]. Composites: Part B, 2013, 53:159-168.

[10] ALIDOKHT S A, ABDOLLAH-ZADEHN A, ASSADI H. Effect of applied load on the dry sliding wear behaviour and the subsurface deformation on hybrid metal matrix composite[J]. Wear, 2013, 305(1):291-298.

[11] 甄文柱, 梁波. 等離子噴涂MoS2/Cu基復合涂層真空摩擦磨損性能[J]. 材料工程, 2013, (8):16-22.

ZHEN Wen-zhu, LIANG Bo. Tribological Behavior of plasma sprayed MoS2/Cu composite coating under vacuum atmosphere[J].Journal of Materials Engineering, 2013, (8):16-22.

[12] 李維學, 張凱, 戴劍鋒, 等. TA2 鈦合金表面Al2O3/石墨自潤滑沉積層的制備及其摩擦學性能研究[J]. 航空材料學報，2013, 33(3):46-52.

LI Wei-xue, ZHANG Kai, DAI Jian-feng, et al. Preparation and tribological properties of self-lubricating Al2O3/graphite composite coating on TA2 titanium[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2013, 33(3):46-52.

[13] PRABHU R T, VARMA V K, VEDANTAM S. Effect of SiC volume fraction and size on dry sliding wear of Fe/SiC/graphite hybrid composites for high sliding speed applications[J]. Wear, 2014, 309(1):1-10.

[14] 金培鵬, 陳庚, 韓麗, 等. 硼酸鎂晶須增強 6061 鋁基復合材料的干摩擦磨損行為[J]. 中國有色金屬學報, 2014 ,24(1): 49-57.

JIN Pei-peng, CHEN Geng, HAN Li, et al. Dry sliding friction and wear behaviors of Mg2B2O5whisker reinforced 6061Al matrix composites[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2014, 24(1): 49-57.

[15] LENG J F, JIANG L T, WU G H, et al. Effect of graphite particle reinforcement on dry sliding wear of SiC/Gr/Al composites[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2009, 38(11):1894-1898.

Friction and Wear Behavior of Mg2B2O5w，SiC and Gr Particles Reinforced 6061Al Matrix Composite

DING Yu-tian，WANG Dong-qiang，HU Yong，PENG He-si，MA Guo-jun

(State Key Laboratory of Advanced Processing and Recycling of Non-ferrous Metals，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China)

Single and hybrid Al matrix composites with 2%Mg2B2O5w/6061Al,2%Gr/6061Al,2%SiCp/6061Al,2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061Al, 2%Mg2B2O5w+2%SiCp/6061Al, 2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCp/6061Al reinforcements were prepared by powder hot extrusion process, and the wear resistance and the friction behaviour of the single and hybrid Al matrix composites were studied. The results show that the wear rates of all kinds of the composites increase with the load increasing, the wear rate of Al matrix composites increase with the addition of graphite, the friction coefficients of all kinds of the composites decrease with the load increasing and then become stabilized, the friction coefficient is between 0.22 to 0.32. Abrasive wear and slight adhesive wear dominate the wear mechanism of Al matrix composites without graphite, after the addition of graphite, the wear mechanism of Al matrix composites converts into serious adhesive wear.

powder hot extrusion；reinforcement；aluminum matrix composite；friction and wear

10.11868/j.issn.1001-4381.2015.10.007

BT331

A

1001-4381(2015)10-0042-07

2014-11-17;

2015-03-23

丁雨田(1962-),男，教授，博士生導師，主要從事熱型連鑄技術制備新材料、新型醫(yī)用鎂合金、鎳及合金、金屬基復合材料等方向的研究，聯系地址：甘肅省蘭州市七里河區(qū)蘭工坪路287號材料學院(730050)，E-mail:dingyutian@126.com