基于MATLAB的铝基复合材料磨损表面分形特性研究_乔忠云
Al2O3颗粒增强3003铝合金复合材料冲蚀磨损性能研究
2023年 11月下 世界有色金属 53
M 机械加工与制造 achining and manufacturing
布氏硬度 HBS,载荷为 62.5kg,压头为直径 5mm 淬火钢球。 2 实验结果与讨论 2.1 样品的硬度测试
如图 1 所示,在 3003 合金中引入了 ~1wt% 的 2000 目 的氧化铝粉体后,合金的布氏硬度从 ~17 提升至 ~27,这是 由于细小的氧化铝颗粒在 3003 基体中强化作用的结果 :细 小的氧化铝粉体在 3003 合金基体中弥散分布后,对晶内位 错的滑移有强烈的钉扎与阻碍作用,需要在更大的外力作用 下位错才能挣脱钉扎、突破阻碍,是合金发生塑性变形,宏 观上表现为合金强度与硬度得到了提升。
图 3 不同冲蚀速度对材料冲蚀磨损影响
图 2 不同磨粒粒径对材料冲蚀磨损影响 当水中磨粒直径逐渐增加时,在同样的冲击速度下,磨
图 4 是在 4m/s~6m/s 冲蚀速度下 3003 铝材的冲蚀磨 损表面在扫描电子显微镜(SEM)下的形貌,图 4-a 表明, 在 4m/s 冲蚀速度下,3003 样品表面呈现较明显的沿着冲蚀 方向排列的冲蚀磨痕,这是磨粒对基材进行微切削作用的结 果 ;随着冲蚀速度的增加,样品显示的形貌为沿着晶界产生 的冲蚀沟,如图 4-b 所示,这是由于当冲蚀速度提高至 8m/ s 时,磨粒能量指数级增加,基材中的晶界弱化部位分会被 迅速冲蚀掉,留下沿着晶界分布的较宽的冲蚀沟。
图 3 是磨粒粒径分布在 0~0.053mm 之间时,不同冲蚀 速 度 对 材 料 失 重 率 的 影 响。可 以 看 出,随 着 冲 蚀 速 度 的 增 加,两种材料的失重率都显著提高,8m/s 冲蚀速度的失重 率为 4m/s 时的 2~2.5 倍。这是因为随着冲蚀速度增加,冲 蚀液中的磨粒速度增加,磨粒的动能呈指数级增长,对基材 的冲击作用更显著,磨损腐蚀更加严重,使材料失重率显著 增大。在相同冲蚀速度下,3003 铝材的磨损失重率均高于 Al2O3 粉体增强 3003 铝合金的失重率复合材料的失重率, 表明 Al2O3 颗粒的加入,提高了 3003 合金的抗冲蚀磨损性 能。
网络陶瓷增强铝基复合材料的摩擦磨损性能及磨损模型
[ 中图分 类号 ] T 3 1 B 3
[ 文献标识码 】A
[ 文章编号 ] 0 14 2 ( 0 8 0 - 0 10 10 - 9 6 2 0 ) 3 0 3- 6 -
A t d ff ito n a o r is a d we r m o lo l m i u su y o r c i n a d we r pr pe te n a de f a u n m m a rx c m p st s r i f r e t e wo k c r m i s ti o o ie e n o c d wi n t r e a c h
a d a c mp st d lo a se t b i e r u h a l g u e fe p r n s h e u t h w d t a e w a e itn e o n o o i mo e fwe wa sa l h d t o g a e n mb ro x e me t.T e r s l s o e h tt e r s a c f e r s h r i s h r s
e u t n we e w l i c o d c ih e p r n .t e w a d l ih wa sa l h d mac e i l e r ait i ai n o e . q a i r el n a c r a ew t x e me t h e rmo e c se t b i e th d w t e si st t f a o n i s wh s It h l c u o wr
理论 研 究 )) ))) )> > >> >> )) > >>) >>
◎尧军平
杨林 强
李 海 敏
基于MATLAB图像处理技术计算微纳米级磨损量
基于MATLAB图像处理技术计算微纳米级磨损量王正直;辜萍;杨翀;缪泓;张忠【期刊名称】《实验力学》【年(卷),期】2009()5【摘要】利用Hysitron纳米压痕仪对聚碳酸酯/二氧化硅(PC/SiO2)纳米复合材料进行微/纳米级(10^-6~10^-9m)磨损实验。
本文首先指出了常用微纳米级磨损量计算方法的不足之处,并结合MATLAB数字图像处理技术的优点分析了MATLAB用来改进磨损量计算方法的可行性。
然后,利用MATLAB编程结合Photoshop处理提取了完整连续的磨损区边缘,并用模板法实现了对磨损前后图片的配准。
最后,使用改进的方法计算了不同载荷条件下材料的磨损体积,并将结果与常用微纳米级磨损量计算方法所得结果进行比较,结果表明改进后的方法过程更加合理,所得结果更加精确。
【总页数】6页(P389-394)【关键词】MATLAB;数字图像处理;微纳米尺度;磨损量【作者】王正直;辜萍;杨翀;缪泓;张忠【作者单位】中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为与设计重点实验室;国家纳米中心【正文语种】中文【中图分类】TP751.1;TH117.1【相关文献】1.基于光强反射式测微技术的发动机汽缸磨损量不解体检测仪总体设计 [J], 廖苓平;张建华2.MATLAB图像处理技术计算棉纤维成熟度比的探讨 [J], 曲梅;杨雄;单小红3.基于MATLAB图像处理的金刚石微粉颗粒参数测量 [J], 江国学;池丕华;李海连4.基于Matlab图像处理的砂石颗粒圆形度计算方法 [J], 牛立聪;孙香花;左晓宝5.基于AFM微加工技术制造微结构模板中纳米级高分子聚合物的自组装 [J], 邹新宇;黄宜军;丛彦茹;何永玲;潘宇晨;苗志滨因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
复合材料对LY12CZ铝合金C-环应力腐蚀性能的影响
复合材料对LY12CZ铝合金C-环应力腐蚀性能的影响陆峰;张晓云;汤智慧;钟群鹏;曹春晓【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2003(000)007【摘要】采用铝合金C-环试样应力腐蚀试验方法,将碳纤维环氧复合材料与LY12CZ铝合金相互偶接,研究由于电偶腐蚀的存在,对LY12CZ铝合金应力腐蚀性能的影响,利用SEM方法对裂纹断口进行了分析.结果表明,复合材料与LY12CZ铝合金的电偶腐蚀作用,促进了LY12CZ铝合金C-环应力腐蚀裂纹形成与扩展,电偶作用使晶粒表面的点蚀减少,晶界腐蚀的溶解速率明显加快,晶界的二次裂纹大大增加,而与铝合金偶接的复合材料表面形貌基本无变化.【总页数】4页(P3-6)【作者】陆峰;张晓云;汤智慧;钟群鹏;曹春晓【作者单位】北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京,100083;北京航空材料研究院,北京,100095;北京航空材料研究院,北京,100095;北京航空材料研究院,北京,100095;北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京,100083;北京航空材料研究院,北京,100095【正文语种】中文【中图分类】TG174.2+1【相关文献】1.复合材料表面防护对LY12CZ铝合金电偶腐蚀的影响 [J], 陆峰2.碳纤维环氧复合材料对铝合金应力腐蚀性能的影响 [J], 陆峰;孙志华;钟群鹏;曹春晓3.热处理状态对6061铝合金应力腐蚀性能的影响 [J], 姜根; 柏振海; 罗兵辉; 王帅; 罗嘉倩4.应力幅对LY12CZ铝合金腐蚀疲劳应变电流响应的影响 [J], 张波;李劲;韩恩厚;柯伟5.激光冲击处理对LY12CZ铝合金残余应力的影响 [J], 孔德军;朱伟;鲁金忠因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于ABAQUS镜像铣削铝合金表面残余应力有限元分析
基于ABAQUS镜像铣削铝合金表面残余应力有限元分析高秋阁;张立强;杨杰;钱栊
【期刊名称】《航空制造技术》
【年(卷),期】2024(67)6
【摘要】为了分析铣削工艺参数对铝合金的已加工表面残余应力的影响,借助金属切削有限元分析等相关理论,以6061铝合金为工件材料,建立了铣削加工的有限元模型。
采用单因素法对6061铝合金进行镜像铣削仿真,并分析不同的主轴转速、铣削深度、铣削路径对加工的表面残余应力的影响。
研究表明,在铝合金6061加工过程中,对工件表面残余应力影响因素由小到大依次为铣削深度<铣削路径<主轴转速,铣削深度对已加工表面残余应力影响较小,主轴转速对已加工表面残余应力影响最大,镜像铣削最优组比普通铣削形变位移减小33%。
【总页数】8页(P92-99)
【作者】高秋阁;张立强;杨杰;钱栊
【作者单位】上海工程技术大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG5
【相关文献】
1.铣削用量对铝合金已加工表面残余应力的影响
2.铝合金5A06高速铣削加工表面残余应力研究
3.2024铝合金铣削加工表面残余应力仿真研究
4.高速铣削Inconel
718已加工表面残余应力的有限元分析5.7075铝合金铣削残余应力及表面质量试验研究
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基于MATLAB的MEMS表面形貌重构
1 绪论1.1 本课题背景及研究意义随着微细加工技术的不断进步和微电路、微光学组件、微机械等微观结构表面的不断出现,对表面微观三维形貌的测量技术也提出了更高的要求[1]。
表面形貌是由机械加工、化学加工、喷镀涂层等工艺过程形成的,主要体现了表面的外在特征,同时它与表面的内在特性也有密切的关系。
在机械工业中,机械零件加工后形成的表面纹理特征在很大程度上决定了零部件的使用性能,对机械系统的摩擦磨损、接触刚度、疲劳强度、配合性质,以及传动精度等影响很大,而且还与导热、导电及抗腐蚀等物理性能有着密切的关系;在电子工业中,随着集成电路集成度的提高,硅片表面的粗糙度对集成电路中薄膜电阻和薄膜电容的影响越来越大,并直接影响到集成电路器件的性能及成品率;在现代光学领域通过多次套刻与刻蚀方法制作的二元光学组件表面以及通过微机械加工技术制作的微机械结构表面等,都对其使用性能有很大影响[2]。
与机械零件的表面微观三维形貌测量不同的是,微电路、微光学组件、微机械等微观结构表面是由微观结构单元组成的三维复杂结构,其微表面形貌的测量不仅要测量表面的粗糙度或瑕疵,还要测量表面的轮廓、形状偏差和位置偏差,要求有较高的横向分辨率和纵向分辨率,有较大的测量纵深和测量范围,这对我们形貌检测的手段和方法提出了更高的要求;此外,表面微观轮廓测试技术还在机器人视觉、实物仿形、计算机辅助设计等领域有着重要意义和广阔的应用前景[3]。
1.2 表面微观形貌测量技术概述目前,三维微表面形貌测量方法大致可以分为接触式的探针法和非接触式的光学测量法[4]。
接触式的探针法包括古老的机械触针法和20世纪后期出现的扫描探针显微镜等测量方法。
非接触式测量法大都采用光学技术,以各种光学原理、光学现象为基础,配合精密机械、计算机技术、信号处理技术、传感技术,实现高精度、无接触测量。
其测量方法主要有:光学针瞄法、光切法、投影光栅法、干涉显微法等。
(1)机械触针法[5]机械触针法是研究最为充分的一种表面形貌测量方法、它利用机械探针接触并沿被测表面移动,通过位移传感器将表面轮廓的变化转化为电信号,经数据采集和处理后得到表面轮廓参数。
Al-SiCp复合材料磨损表面分形维数的研究
第2 0卷 第 2期 20 0 7年 0 6月
盐城工学 院学报 (自然科学 版)
J u a fYa c e g Isi t fT c n lg trlS in eE io o r lo n h n nt ue o e h oo yNau a ce c dt n n t i
维数 , 进而试 图研 究摩擦 表面的分形 特征 以及与
摩擦 学性 能 之 间的关 系 。
能 谱 仪 的 J A一80 X 4 A型扫描 电镜 , 观察 分 析摩 擦 磨 损 表面 等 J 。
12 表面 形貌测 量 .
1 试 验
1 1 摩擦磨损试验 .
× 8mm×8m 是从 m,
增 强 A 基 复合 材料 的摩 擦磨 损特 性 与分 形 维数 的 关 系。按 照 结 构 函数 法 , M T A l 用 A L B软 件 进行 编 程 , 到复 合材 料 双对 数 坐标 图。研 究标 明 , 得 亚微 米 SC i 增 强 A 基 复合 材料 的具 有分 l 形特 性 , 且其 分形 维数 与 材料 的磨 损 量有 关 , 着磨损 量 的增加 , 随 分形 维数 亦趋 于增 大 。
料 J研 究其 在 油 润 滑 条 件 下 的 耐 磨 行 为 ; 利 , 并 用 “ 形 ” 学 分 析 方 法 , 其 磨 损 表 面 进 行 研 分 数 对 究 , SC/ I 复合 材 料 制 备及 在滑 动 轴 承 、 为 i。A 基 涡 轮 等领 域 的应用 提供 理论 依 据 。 本 文作 者采 用 表面形 貌 仪测 定 了不 同组成 的 A — ip基 复合材 料 的摩 擦 表 面 , 计 算 其 分 形 I SC 并
关 键词 : 亚微 米 SC i 增 强 A 基 复合 材料 ; 损 ; l 磨 分形 ; 构 函数 法 ; 形 维数 结 分 中图分 类号 :G15 2 T 1. 文献 标 识码 : A 文 章编 号 :6 1 5 2 ( 0 7 0 0 5 0 17 — 3 2 2 0 ) 2— 0 5— 4
基于两参数Weibull模型的预腐蚀2A12铝合金材料裂纹萌生寿命评估
Pa r a me t e r
i b u l l Mo d e l
L I X u d o n g ,L I U Z h i g u o ,J I A M i n g — m i n g
( O i n g d a o B r a n c h o f N a v a l A e r o n a u t i c a l A c a d e m y, Q i n g d a o 2 6 6 0 4 1 )
扩展寿命 两部分组成 ,而裂纹萌生 阶段往往 消耗全寿命 的7 0 % 以上 ,合理的确定裂纹 萌生 寿命 有助于飞机部 件 的检 修制度 的制定 6 】 。由于飞机 在飞行 过程 中主要 承 受疲 劳载荷 ,而在地 面停放期 间主要承 受腐 蚀损伤 ,因 此存在 “ 腐蚀 一疲 劳 一再腐蚀 ”的循环损 伤作用顺 序 , 相关研究多采用预腐蚀疲劳的试 验方 法 【 4 1 。
f a t i g u e 1 i f e o f a l u m i n u m s t r u c t u r e d u r i n g s e r v i c e ,m a k i n g i t k e y t o e v a l u a t e e f f e c t o f c o r r o s i o n d a m a g e o n c r a c k i n i t i a t i o n . T o o m a n y f a c t o r s wi 1 1 i n f l u e n c e c o r r o s i o n c o m b i n e d f a t i g u e b e h a v i o r , s c a t t e r s o f e x p e r i m e n t a l d a t a p r e v a i l _ S o i t i S n e c e s s a r y t o i n t r o d u c e we i b u l 1 m o d e l t o e v a l u a t e t h e f a t i g u e
颗粒增强铝基复合材料磨削加工研究
c i v d b sn rn i g tc n l g h e e y u i g g i d n e h oo y,u d r t e e p rme tc n i o ft i p p rt e s r n e x e h i n o dt n o s a e h u - i h
是 研 究 颗粒 增 强铝 基 复 合 材 料 磨 削加 工 的 效 果. 平 面加 工 中使 用 扫 描 电子 显 微 镜 分 析 加 工表 面 的 在
形貌 , 并使 用粗糙度仪测 量表 面粗糙度. 在孔和槽 的加 工中使 用工具显微镜 测量孔直径 和槽 的 宽度. 研 究表 明, 对颗粒增强铝基 复合材料进行磨 削加 工能够获得 良好 的加 工质量 , 平面磨 削的加 工表 面质 量较高 , 实验所采用的加工条件 下表 面粗糙度 R 在 0 2 5— .2I 在 . 8 0 8 m之 间; 和槽加 工的尺寸精度 x 孔
较 高 , 且 没 有 出ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 崩边 现 象. 并
关 键 词 : 合 材 料 ; 面磨 削 ; 槽 磨 削 复 平 孔 中 图分 类 号 :H12 T 6 文献标识码: A 文章 编 号 :6 2— 96 2 1 )2— 2 8— 4 17 0 4 (0 1 0 0 4 0
R sa c ng idn c iigo a t l rif re ee rh o rn igma hnn f r c e o cd p ie n
f c o g n s fma h n d p a e wa t e a e r u h e s o c i e l n sbewe n R。0. 8 x a d 0. 2 m ,t tt r a — 2 5 tm n 8 ha he b e k a e o c ne oe a d so n g i d n c ni a fe tv l v i e . g fma hi d h l n lti rn i g ma hi ng c n be e ciey a od d
三氧化二铝7075基复合材料的_摩擦磨损性能研究毕业论文
本科毕业论文题目:A l2O3/7075基复合材料的摩擦磨损性能研究摘要颗粒增强铝基复合材料因其特有的比重轻、比强度与比模量高、耐磨及耐高温等优良性能,在航空航天、电子和汽车制造等行业中具有广阔的应用前景。
研究了原位反应生成A1203制备颗粒增强铝基复合材料的工艺,其制备条件是:熔体温度900℃,CuO粉末与Al粉混合均匀,压制成块,加入铝液中搅拌,扒去表面的浮渣,将熔体浇铸到预热的模具中,快速冷却。
颗粒是在基体内部原位反应生成,颗粒细小,表面洁净,与基体结合良好。
将试样切割成块,在摩擦磨损机上分别设置20N,30N,40N,50N和转速为80r/min, 100r/min, 110r/min, 120r/min摩擦600s后称量其磨损量。
研究表明加入8% A1203后硬度和磨损性能大大提高,表面磨痕变浅。
关键词:原位反应;颗粒增强体;磨损性能AbstractPartieulate reinofreed metal martix compositesPossess several additional advantages such as light weight,high speeific strength and stinffess,wear-resistingand high temperature-resisting. Studing in situ reaction of A1203 particulate reinforced aluminum matrix composite prepared by the process, the preparation conditions are: melt temperature is 900 ℃, CuO powder mixed with Al powder, pressed into blocks, by adding aluminum liquid mixing, Pa to the surface scum, will melt into warm mold casting and rapid cooling. Particles within the matrix in situ in the reaction, small particles, surface cleanliness, and good substrate.The sample cut into pieces, the friction and wear machine were set to 20N, 30N, 40N, 50N, and speed 80r/min, 100r/min, 110r/min, 120r/min 600s after weighing the friction wear. The results show that, after adding 8% A1203 greatly improved hardness and wear resistance of the surface, the marks are shallow.Keywords:In situ reaction;particle reinforcement;Wear目录第一章绪论 (1)1.1颗粒增强金属基复合材料 (1)1.1.1颗粒增强金属基复合材料的制备工艺 (1)1.1.2颗粒增强金属基复合材料的原位反应制备方法 (3)1.1.3铝基原位复合材料的研究现状 (5)1.1.4颗粒增强铝基复合材料的应用及展望 (6)1.1.5原位反应铝基复合材料的研究发展方向 (6)1.2颗粒增强铝基复合材料耐磨性的研究现状 (8)1.2.1 增强颗粒的影响 (8)1.2.2 外加载荷的影响 (8)1.2.3 外部温度的影响 (9)1.2.4 滑动速度的影响 (9)1.3颗粒增强铝基复合材料主要表征参数 (9)1.3.1摩擦温度 (9)1.3.2摩擦系数 (10)1.3.3磨损量(耐磨性) (10)1.4颗粒增强铝基复合材料的应用 (11)1.5本文研究意义与内容 (11)第二章试验方案及工艺流程 (13)2.1原材料与设备 (13)2.1.1原材料 (13)2.1.2试验设备 (13)2.2 原位Al2O3颗粒的制备 (13)2.3试验流程图 (14)2.4试验步骤 (14)2.4.1试样制备 (14)2.4.2摩擦磨损试验 (15)2.4试验中的分析测试手段 (16)2.4.1金相组织观察 (16)2.4.2硬度测定 (16)2.4.3耐磨性测定 (16)第三章试验结果与分析 (17)3.1 金相组织分析 (17)3.1.1 基体材料与复合材料组织的对比 (17)3.1.2摩擦表面的组织观察 (17)3.2硬度测定 (18)3.3 耐磨性的分析研究 (19)3.3.17075铝合金与8%Al2O3/7075摩擦磨损性能的对比 (19)3.3.2转速对铝基复合材料摩擦磨损性能的影响 (20)3.3.3载荷对铝基复合材料摩擦磨损性能的影响 (21)结论 (22)参考文献 (23)谢辞 (25)第一章绪论现代科学的飞速发展对材料提出了越来越高的要求,除了优异的力学性能外,还希望材料具有某些特殊性能和良好的综合性能。
铝基复合材料的摩擦磨损机理的应用研究
过程中复合材料的磨损机制。研究结果表明,在制动过程中,复合材料的摩擦表面迅速形成对磨材料的转移膜,并且
该转移膜均匀牢固,不易剥落,对复合材料的摩擦因数和磨损量起着非常重要的作用。现制造出的铝基复合材料制动
盘实用件已经进入相关的台架试验,为指导汽车制动盘用非连续增强铝基复合材料的设计和优化提供了重要的理论
合金,这是两种不同性质的合金。其中LYl2是硬铝
功,如美国FORD公司已研制成SiCp/A1复合材料 制动盘,批量用于高级轿车(Lincoln Town Car)上,
中的典型合金,该合金的强度高,具有一定的耐热 性,LD31合金是高塑性合金,具有中等强度,有极好
收稿15t期:2004—03—15 作者简介:欧阳求保(1967一),男,湖南人,副教授,从事非连续增强铝基复合材料研究多年,包括铝基复合材料的制备技
增强颗粒对铝基复合材料摩擦学性能的影响
增强颗粒对铝基复合材料摩擦学性能的影响摘要:近年来,铝基复合材料被广泛应用于航空航天、汽车、船舶及其他领域。
本文旨在研究增强颗粒对铝基复合材料摩擦学性能的影响。
通过对添加不同比例的SiC颗粒强化的Al/SiC 复合材料进行摩擦学测试,发现增强颗粒能显著提高材料的摩擦系数和磨损性能。
通过扫描电镜观察磨损表面,发现增强颗粒可以有效防止磨损表面的塑性变形,并且可以形成更加均匀的摩擦副接触面,从而提高材料的耐磨性能。
关键词:铝基复合材料;增强颗粒;摩擦学性能;磨损性能Introduction:铝基复合材料是一种具有高强度、高刚度、高耐腐蚀性和轻重量等优点的新型材料。
由于其优良的性能和广泛的应用价值,铝基复合材料已经成为各个领域的研究热点。
其中,增强颗粒的加入对铝基复合材料的性能有着重要的影响。
本文旨在研究增强颗粒对铝基复合材料摩擦学性能的影响。
Experimental Method:本文选择了SiC颗粒作为增强材料,制备了不同比例(5%,10%,15%)的Al/SiC复合材料,并对其进行了摩擦学测试。
测试采用了球盘式摩擦磨损实验机,测试负载为10N,滑动速度为200mm/min。
测试时间为60min,测试温度为室温。
测试过程中,通过时时监测摩擦系数和磨损量,记录测试数据。
Results and Discussion:通过对不同比例的增强颗粒强化的Al/SiC复合材料进行摩擦学测试,得到了如下结果(见表1)。
表1 不同比例SiC增强颗粒对摩擦学性能的影响比例(%)摩擦系数磨损量(mm)0 0.28 0.1215 0.35 0.10910 0.40 0.08415 0.46 0.063通过上述结果可以发现,随着增强颗粒比例的增加,摩擦系数和磨损量都呈现出逐渐升高的趋势。
这表明增强颗粒的加入能够显著提高铝基复合材料的摩擦学性能和磨损性能。
具体来说,增强颗粒可以改善摩擦副表面的接触强度,增加摩擦表面的抗磨损性能,从而降低材料的磨损程度。
铝基复合材料的力学性能及耐磨性研究
铝基复合材料的力学性能及耐磨性研究
翟瞻;马明全
【期刊名称】《兵器材料科学与工程》
【年(卷),期】2024(47)2
【摘要】以铝粉和镁粉为基础材料,以SiC颗粒为增强体材料,制备建筑用的铝基复合材料,研究其力学性能及耐磨性。
分别在SiC的质量分数为0~32%时测试铝基复合材料的力学性能,在3~18 MPa的外载荷下摩擦不同距离时,研究复合材料的耐磨性。
结果表明:SiC含量较高时,复合材料中SiC团聚较明显,力学性能不佳;SiC的质量分数为8%时,铝基复合材料的硬度、抗拉强度、抗弯强度较优异;当SiC的质量分数为8%时制备的铝基复合材料在较高载荷作用下始终具有良好的耐磨性;摩擦距离越长,铝基复合材料耐磨性降低越多。
【总页数】6页(P149-154)
【作者】翟瞻;马明全
【作者单位】黄河科技学院应用技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG166.3
【相关文献】
1.混合铝基复合材料的力学性能和耐磨性
2.石墨烯及碳纳米管增强铝基复合材料微观组织与耐磨性能研究
3.硫铝酸盐-铝酸盐水泥基复合材料水化过程与力学性能研究
4.硅酸铝短纤维铝基复合材料耐磨性研究
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熔铸温度对Al3Nb_铝基复合材料硬度及_摩擦磨损性能影响的研究毕业论文
本科毕业论文题目:熔铸温度对Al3Nb/铝基复合材料硬度及摩擦磨损性能影响的研究摘要尖端科学技术在科学技术领域的发展可谓是突飞猛进,人们对材料的性能要求越来越高,在许多方面,例如在设计导弹、人造卫星、飞机的承载构件时,理想的结构材料应具有重量轻、强度和模量高的特点,即比强度和比模量要高。
铝基复合材料各组分之间可协同作用,取长补短,弥补了单相材料的缺点,改进了单相材料的性能,甚至可产生单一材料所不具有的新性能。
Al3Nb金属间化合物具有低密度、高模量、高熔点、以及好的循环使用性能等优点,如果应用于铝基复合材料将会产生广泛的应用前景。
本文采用原位反应方法制备了Al3Nb/铝基复合材料,利用金相显微镜、维氏硬度计、立式万能磨损试验机对不同熔铸温度下,Al3Nb/铝基复合材料组织、硬度及摩擦磨损性能进行分析,得出最佳的熔铸温度为850℃,硬度为63.92HV,并且在接触压力为20N、30N、40N、50N、60N下,磨损量为0.00302g、0.00312g、0.00332g、0.00346g、0.00356g。
关键词:单相材料,复合材料, 熔铸温度AbstractThe development is advanced science and technology in the field of science and technology is make a spurt of progress, people's requirements on the performance of materials is more and more high, in many aspects, such as the bearing structure design of missile, satellite, aircraft, ideal structural material with characteristics of light weight, high strength and modulus, namely the ratio of strength and modulus to high. Can be synergistic effect, the aluminum matrix composite is divided from each other, to make up for the shortcomings of single phase materials, improved the performance of the single-phase materials, new properties and can generate a single material does not have. Al3Nb intermetallic compounds with low density, high melting point, high modulus, and good cycle performance advantages, if used in the aluminum matrix composite material will produce widespread application prospect. In this paper, Al3Nb/ aluminum matrix composites were prepared by in-situ reaction method, using the metallographic microscope, Vivtorinox hardness tester, universal vertical wear test machine to different melting temperatures, Al3Nb/ aluminum matrix composites microstructure, hardness and wear performance analysis, the optimum casting temperature is 850 ℃, hardness is 63.92HV, and the the contact pressure is 20N, 30N, 40N, 50N, 60N, 0.00302g, 0.00312g, wear as 0.00332g, 0.00346g, 0.00356g.Key words: Single phase material, composite, the casting temperature目录引言 (1)第一章绪论 (2)1.1复合材料概述 (2)1.1.1复合材料的定义和分类 (2)1.1.2金属基复合材料的分类和基本性能 (3)1.1.3金属基复合材料的制备方法 (4)1.2金属基原位复合材料的概述 (5)1.2.1原位复合材料的定义 (5)1.2.2金属基原位复合材料的特点 (5)1.2.3金属基原位复合材料的制备方法 (6)1.2.4金属基原位复合材料的研究趋势与展望 (6)1.3颗粒增强金属基复合材料概述 (7)1.3.1颗粒增强金属基复合材料 (7)1.4颗粒增强铝基复合材料 (8)1.4.1颗粒增强铝基原位复合材料的优点 (8)1.4.2颗粒增强铝基原位复合材料的制备特点 (8)1.4.3颗粒增强铝基原位复合材料的增强体 (8)1.4.4颗粒增强铝基原位复合材料的应用 (9)1.5研究意义 (9)1.6研究内容 (10)第二章颗粒增强铝基原位复合材料的制备 (11)2.1实验材料 (11)2.1.1增强相选择 (11)2.1.2基体的选择 (11)2.1.3反应物的选择 (11)2.2实验方法及步骤 (12)2.3实验仪器及设备 (12)2.4实验原理 (14)2.5实验过程 (14)第三章试验结果及分析 (17)3.1样品表征 (17)3.2性能测试 (20)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (25)引言材料在人类发展史上有着举足轻重的作用,一种新材料的出现,通常会引起生产力的大幅度提高和生产工具的革新。
Al-SiCp复合材料磨损表面分形维数的研究
Al-SiCp复合材料磨损表面分形维数的研究
乔忠云
【期刊名称】《盐城工学院学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2007(020)002
【摘要】旨在通过对SiCP增强Al基复合材料磨损表面的分形研究,更深入研究亚微米SiCP增强Al基复合材料的摩擦磨损特性与分形维数的关系.按照结构函数法,用MATLAB软件进行编程,得到复合材料双对数坐标图.研究标明,亚微米SiCP增强Al基复合材料的具有分形特性,且其分形维数与材料的磨损量有关,随着磨损量的增加,分形维数亦趋于增大.
【总页数】4页(P55-58)
【作者】乔忠云
【作者单位】淮海工学院,东港学院,江苏,连云港,222069
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.2
【相关文献】
1.SiC颗粒增强铝基复合材料切削表面分形维数及其与抗磨损性能的关系 [J], 刘亚俊;汤勇;万珍平;叶邦彦
2.磨粒积聚与磨损表面之间的分形维数关联性研究 [J], 黄传辉;朱华
3.炭纤维增强铜基复合材料摩擦磨损性能同其磨损表面形貌相关性研究 [J], 车建明
4.磨合过程中磨损表面分形维数变化规律研究 [J], 朱华;江炜;姬翠翠
5.玻璃纤维增强复合材料端铣加工刀具磨损与表面质量研究 [J], 周井文;黄久超;杨叶;刘星;任培强;陈燕
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NbMoWTa-Al_(2)O_(3)固体润滑复合材料的宽温域摩擦磨损性能
NbMoWTa-Al_(2)O_(3)固体润滑复合材料的宽温域摩擦磨损性能裴旭辉;杜银;王瀚铭;胡明川;王海丰【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2024(34)1【摘要】通过高能球磨和放电等离子烧结方法制备了新型NbMoWTa难熔高熵合金基固体润滑复合材料。
系统研究了纳米Al_(2)O_(3)作为固体润滑剂对NbMoWTa难熔高熵合金宽温域摩擦学性能的影响。
结果表明:纳米Al_(2)O_(3)颗粒在具有BCC结构的NbMoWTa难熔高熵合金基体相晶界和晶内均匀分散,强烈的弥散强化显著提升了NbMoWTa的显微硬度。
纳米Al_(2)O_(3)颗粒在室温至800℃范围内降低摩擦因数和磨损方面有显著作用。
室温下,由于复合材料的显微硬度显著提升,添加足量的纳米Al_(2)O_(3)实现了复合材料耐磨性的提升。
在中高温下,复合材料表面形成的连续致密氧化摩擦层对提升摩擦学性能起着关键作用。
纳米Al_(2)O_(3)颗粒协助氧化摩擦层承载更大的载荷,提高其致密性及稳定性,从而更有效地保护基体。
此外,在800℃下纳米Al_(2)O_(3)颗粒的存在能够抑制MoO_(3)的过度挥发。
【总页数】14页(P111-124)【作者】裴旭辉;杜银;王瀚铭;胡明川;王海丰【作者单位】西北工业大学凝固技术国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TG146.4【相关文献】1.熔渗型宽温域复合固体润滑剂设计及其摩擦学性能研究2.Al_(2)O_(3)-Ag@Ni-Mo自润滑材料宽温域多循环摩擦学性能研究3.宽温域下MoCN、MoCN+MoS_(2)及MoCN+C薄膜的摩擦磨损性能4.宽温域矿用合金制备及其摩擦磨损性能研究5.NiAl-TiO_2/Bi_2O_3纳米复合涂层制备及宽温域摩擦磨损性能因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于W-M分形模型的锈蚀钢结构表面形貌模拟研究
基于W-M分形模型的锈蚀钢结构表面形貌模拟研究蒋庆【摘要】以分形几何学中的Weierstrass-Mandelbrot函数模型为基础,用Matlab软件进行编程,对锈蚀钢结构构件表面锈蚀轮廓进行了模拟,并与粗糙度测量仪测得的表面锈蚀轮廓进行了比较.分析结果表明,W-M分形模型是模拟锈蚀钢结构构件粗糙表面形貌的一个有效方法.【期刊名称】《四川建材》【年(卷),期】2011(037)003【总页数】3页(P28-30)【关键词】腐蚀;粗糙度;锈蚀表面轮廓;W-M分形模型【作者】蒋庆【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055【正文语种】中文【中图分类】TU121 粗糙度理论在钢结构锈蚀检测中的应用1.1 钢结构腐蚀形态的概述近年来的实际工程表明,在役钢结构构件腐蚀形态主要分为全面腐蚀和局部腐蚀,全面腐蚀是指整个构件表面各处具有相同的腐蚀速率,截面尺寸均匀减薄的腐蚀,局部腐蚀主要是点蚀,是在金属表面局部形成的一些小而深的孔洞,如图1所示[1]。
图1 锈坑形状全面腐蚀因为是截面尺寸的均匀减薄,在评定时可以直接对构件截面进行折减;局部腐蚀是局部构件截面损失,常引起应力集中,如直接对构件截面进行折减,将影响到构件的安全,通过对锈蚀钢结构构件的研究,发现锈蚀钢结构构件表面有许多锈坑,并且锈坑深度,形状,位置等具有很大的随机性,很难找到一种有效的测量锈坑的方法,因此本文将尝试运用一种新的方法来解决此问题。
表面粗糙度是指加工面上具有较小间距和峰谷所组成的微观集合形状,用来描述机械铸造表面质量的,通过二维表面粗糙度仪可测出机械表面的粗糙度,即机械表面二维轮廓线,然后通过参数:轮廓中心线Ra,轮廓谷深Yv,轮廓高度Yp,平均间距S等来评估机械表面加工质量对机械性能的影响[2]。
锈蚀构件除锈后其表面局部锈蚀引起的蚀坑形状具有一定的几何形状,因此可以利用粗糙度理论对腐蚀后的表面进行分析,利用粗糙度可以描述金属表面几何形状,即可以利用表面粗糙度检测仪作为金属和合金点蚀的检测方法[3]。
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2007年9月第32卷第9期润滑与密封L UBR I CAT I ON ENG I NEER I NGSep 2007V ol 32N o 9收稿日期:2007-04-04作者简介:乔忠云(1973 ),女,讲师,硕士,主要从事机械制造及自动化方面的教学与科研工作 E -ma i:l q i ao z y19730104@163 co m基于MATLAB 的铝基复合材料磨损表面分形特性研究乔忠云 李纪明 刘占山(淮海工学院东港学院 江苏连云港222069)摘要:通过对亚微米S i Cp 增强铝基复合材料磨损表面的分形研究,探讨了亚微米Si Cp 增强铝基复合材料摩擦磨损特性与分形维数的关系。
按照结构函数法,用MATLA B 软件进行编程,得到复合材料双对数坐标图。
研究表明,亚微米Si Cp 增强铝基复合材料具有分形特性,且其分形维数与材料的磨损量有关,随着磨损量的增加,分形维数亦趋于增大,且分形维数在1 6 D 1 9之间。
关键词:S i C p 增强A l 基复合材料;磨损;结构函数法;分形维数中图分类号:TB33 文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2007)9-112-4Fractal Investigation on W ear Behaviour ofRei nforced Alu m i nu m M atrix Co mposite Based on MATLABQ i a o Zhongyun L i Jm i ing L i u Zhanshan(Donggang College ,H uai hai Institute ofTechnol ogy ,Lianyungang Ji angs u 222069,Ch i na)Abstract :Thr ough the fractal i nvestigation on wear behaviour o fm icro m eter Si Cp rei nforced al um inu m matrix po m pos -ite ,t he relat i on of fracta l dm i ensi on o f the w ear surface andw ear volu mn w as analyzed .A ccor ding to the struct ure f unct i onm ethod ,t he fractal str ucture cur ve was deduced by pr ogra mm i ng w it hM ATLAB .The results sho w thatm icro m eter Si Cp re -i nforced a l um inum m atrix co mposite has fractal c haracteristic .W ith the i ncrease of w ear vol um e ,the fractal dm i e nsion is i ncreased ,and the fractal dm i ensi on is in the range of 1 6and 1 9.K eywords :Si Cp rei nforced A l matri x co mposite ;wear ;str ucture functi on method ;fractal dm i e nsion 磨损导致材料和能源的消耗,影响机器的使用寿命和可靠性。
统计分析表明,造成机械设备故障和失效的主要因素是机械零件的磨损[1]。
因此对磨损的控制和提高耐磨性已成为生产技术中一个十分重要的问题[2]。
S i C p 增强铝基复合材料具有高强度、高模量、耐磨损、小线胀系数、低密度等优异性能,且制造成本低,在摩擦磨损领域显示出很好的应用前景。
本文作者以130n m Si Cp 为第二相,采用粉末冶金方法制备出不同体积分数的Si Cp /A l 基复合材料,研究其在油润滑条件下的耐磨行为;并利用 分形 数学分析方法,对其磨损表面进行研究,为Si Cp /A l 基复合材料制备及在滑动轴承、涡轮等领域的应用提供理论依据。
1 试验部分试样是从二次加工中截取进行线切割加工而成的矩形方块,尺寸为20mm 8mm 8mm 。
试样先用砂纸研磨,再用P -2型金相试样抛光机抛光几次,最后用丙酮溶液进行超声波清洗2次,晾干,用M A110型电子分析天平称重。
下试样即对偶件用40Cr 调质钢制成,尺寸为带 16mm 内孔的50mm 10mm 圆环,圆环热处理后的硬度为HV 295,在对磨前先进行去毛刺,用丙酮溶液超声波清洗,用电子分析天平称重。
A -l S i C p 复合材料摩擦磨损试验时载荷为150~300N,下试样转速n =400r/m i n ,润滑油为20#机械油,滴油速度为40~48滴/m i n ,磨损时间为4h 。
磨损后的试样用丙酮清洗后,用MA 110型电子分析天平称重,与实际密度相除得到磨损体积损失,为便于比较,以磨损体积损失评价耐磨性能。
采用配有AN 10000型X 射线能谱仪的J XA -840A 型扫描电镜,观察分析摩擦磨损表面等[2]。
摩擦磨损试验后,采用德国产便携式双触针表面粗糙度测量仪(Pertho m eter s3p)测出磨损表面的表面形貌。
测量原理为:利用仪器的测量探针在被测表面划过,被测表面的微观不平度通过探针的传感器采集并经过信号放大后,在显示器上得到所需采样点数的离散数据,以及所需的被测表面的粗糙度高度评定参数值。
对其轮廓曲线进行分形特性分析,采样间距为0 8 m,取样长度为0 8mm,评定长度为5 6mm,采样点数为5000。
并分析其磨损机制。
2 亚微米Si Cp增强铝基复合材料分形特性研究2 1 结构函数法[3-4]计算亚微米Si Cp增强铝基复合材料分形维数结构函数法用于复杂的分形曲线的计算,适用于对随机过程数据的处理。
该方法简单易行,适合于计算机处理,是一种较实用的计算方法。
结构函数为S( )=〈[Z(x+ )-Z(x)]2〉=1 N-n N-ni=1(Zi+-Zi)2(1)式中:Z(x)为W eierstrass-M andel brot分形函数,其表达式为:Z(x)=G D-1n=n1cos(2 n x)(2-D)n(1<D<2, >1)(2)式中:Z(x)为随机表面轮廓高度;D为轮廓分形维数;G为特征尺度系数,它反映Z(x)幅值大小,决定Z(x)的具体尺寸;x为轮廓水平坐标。
式(1)中,〈〉表示空间平均值。
其中:Z(x+ )为在x+ 位置轮廓曲线的测量值;Z(x)为在x位置轮廓曲线的测量值,若以等间距 连续测量某一距离的各点数值时,得到一组随机数据Z(1), Z(2), ,Z(k),只要将由轮廓仪采集的数据输入计算机进行简单处理,针对若干尺度 ,根据式(1)对轮廓曲线的离散信号计算出相应的S( ),然后对其取双对数,通过仿真,可得到结构函数双对数坐标图。
l og S( )=log C+(4-2D)log (3)在l og S( )~l og 图中可求得直线的斜率K,则分形维数:D=2-K/2。
(4)由式(4)也可确定一个表面轮廓是否是分形的,即如果轮廓的结构函数测度值与尺度值在双对数坐标中的线性关系好,说明有分形特征,否则没有分形特征[5]。
2 2 铝基复合材料的分形特性对采集的离散数据用MATLAB软件[6],得到如图1,3,5,7所示的复合材料表面轮廓曲线,并利用式(1)的结构函数法用M文件编程,仿真得到如图2,4,6,8所示的结构函数双对数曲线。
程序如下:Z=m i portdata( data txt );A=size(Z);N=A(1);s=zeros(N,1);for n=1 10 Nfor i=1 1 (N-n)s(n)=s(n)+(Z(i+n)-Z(i)) ^2;ends(n)=0 01526*s(n)/(N-n-1);endN f=10*fl oor((N-10)/10)+1;t=(N f-1)/10;x=linspace(1,N,f t+1);pl ot(l og10(x),log10(s(x)), o )从图2,4,6,8所示的结构函数双对数坐标图上可以观察到,图线在一定的范围内基本上呈现线性关系,说明磨损表面具有分形特性。
但是当 增大到一定程度时,直线关系出现波动。
这说明在一定范围内存在分形特性。
图1 1 5%Si C p(130n m)复合材料表面轮廓曲线(150N)F i g1 P rofiles of1 5%S i C p(130n m)co m posi tes(150N)图2 1 5%Si Cp(130n m)复合材料轮廓曲线的结构函数双对数图(150N)F i g2 The fractal struct ure curve of the1 5%Si Cp(130n m)composit es surf ace(150N)图3 1 5%Si Cp(130n m)复合材料表面轮廓曲线的图(300N)F i g3 Profil es of1 5%Si Cp(130n m)co mposites(300N)图4 1 5%Si C p(130n m)复合材料轮廓曲线的结构函数双对数图(300N)F i g4 The fractal struct ure curve of the1 5%Si Cp(130n m)composit es surf ace(300N)1132007年第9期乔忠云等:基于MATLAB的铝基复合材料磨损表面分形特性研究图5 5%S i C p (130n m)复合材料轮廓曲线的图(300N )F i g 5 Profil es of 5%Si Cp (130n m )co mposites (300N)图6 5%Si Cp (130n m)复合材料轮廓曲线的结构函数双对数图(300N )F i g 6 The fractal structure curve o f t he 5%S i C p(130n m)co mposites s urface (300N)图7 5%S i C p (130n m)复合材料轮廓曲线(150N )F i g 7 Profil es of 5%Si Cp (130n m )co mposites (150N)图8 5%S i C p (130n m )复合材料轮廓曲线的结构函数双对数图(150N )F i g 8 The fract a l struct ure curve of the 5%Si Cp(130n m )composi tes surface (150N )表1为试件的分形维数与磨损量对照表。