【摘 要】
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锌铝合金因其较好的的力学性能、耐磨性能和低成本,被广泛应用于轴承、轴套、轴瓦等耐磨密封件。当代航空、高铁、航母和汽车等各类机械制造工具和机械传动装置对制造材料要求越来越苛刻,锌铝合金在硬度、机械强度和耐磨性等方面仍有待提高。氮化硅是一种六方晶体结构化合物,其有高强度,良好的稳定性、高硬度等优异性能,可以作为金属复合材料的增强体,能制备出综合性能更加优异的复合材料。本文目前主要工作以锌铝合金为基体,
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锌铝合金因其较好的的力学性能、耐磨性能和低成本,被广泛应用于轴承、轴套、轴瓦等耐磨密封件。当代航空、高铁、航母和汽车等各类机械制造工具和机械传动装置对制造材料要求越来越苛刻,锌铝合金在硬度、机械强度和耐磨性等方面仍有待提高。氮化硅是一种六方晶体结构化合物,其有高强度,良好的稳定性、高硬度等优异性能,可以作为金属复合材料的增强体,能制备出综合性能更加优异的复合材料。本文目前主要工作以锌铝合金为基体,氮化硅用作增强体,采用放电等离子烧结工艺制备出锌铝合金材料和氮化硅/锌铝基复合材料,研究不同烧结参数对锌铝合金材料性能的影响,确定出最佳的制备参数,然后研究氮化硅含量对氮化硅/锌铝基复合材料性能的影响。研究结果如下:（1）对锌铝合金烧结工艺参数结果表明不同工艺参数对锌铝合金的性能有明显影响,致密度和硬度呈先增大后减小的趋势,摩擦系数和磨损率是先减小后增加趋势。通过对结果的对比确定SPS制备氮化硅/锌铝基复合材料制备参数为:烧结温度为450℃,保温时间9min,升温速率100℃/min。此时锌铝合金的硬度为102.44HV,摩擦系数为0.4021,磨损率为4.52×10-3 mm3/N·m。（2）使用SEM、XRD对复合材料的微观形貌研究结果表明,在氮化硅含量为20%（质量分数）时氮化硅均匀分布在基体中,在氮化硅含量为25%时氮化硅部分发生团聚。样品烧结后未发现新相的产生,复合材料的致密度随着氮化硅添加量的增加不断增加。（3）研究不同含量对氮化硅/锌铝基复合材料的影响,通过分析表明加入氮化硅质量分数为20%时,复合材料的性能最佳,维氏硬度达到162.56HV,拉伸强度353MPa,相较于锌铝合金硬度提升了58.5%,拉伸强度提高了21%。摩擦系数为0.2103,磨损率为3.53×10-3 mm3/N·m。氮化硅/锌铝合金材料腐蚀速率较锌铝合金材料的腐蚀速率明显减小为0.114g.m-2h-1。
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