硅颗粒增强高铝锌基合金高温蠕变性能地研究.pdfVIP

硅颗粒增强高铝锌基合金高温蠕变性能的研究 张利明“’2’ 劳 彬姻’ 丁志敏“’ (大连理工大学材料系“’大连铁道学院材料系。’ 上海汽车工业总公司“’) 摘要本文研究了硅颗粒增强的高铝锌基铸造复合材料在453K和61．1MPa 条件下的高温压缩蠕变行为。结果表明，由硅相强化的高铝锌基复合材料的最小 蠕变速率约为基体合金材料的37s。该复合材料蠕变是以晶界滑移为主，位错攀移 和弥散硅强化为辅，多种机理共同作用的结果。并对蠕变中的微观组织进行了讨 论。 关键词《莲i毒一复合材料，压缩蠕贾，蠕变速率．机蝴 ，：{?、≯；‘壹 I前言 ；乏’ 。：串 、≯t一，’·笆，、·， 铸造高锌铝基台金(如ZA27)以其良好的综合力学性能和优良的耐磨减摩性能而 陂广泛用于制造中低速、重载工况下的零部件。如轴承、轴瓦等，是铜台金、巴氏台金等 传统耐磨材料的理想替代品”1。然而，由于锌基合金自身熔点较低，结晶温度范围宽， 导致合金在较高工作温度下易发生蠕变而遭到破坏，通常ZA27合金允许的最大滑动速度 不超过7．1m／s，最高工作温度不超过150‘C”]。由此可见，拓宽ZA合金应用范围的 关键在于提高其高温性能。国内外已有学者分别从合金化、锌基复合材料、二次加工以及 陕速凝固技术等方面进行了研究并取得了一定的进展01。特别是颗粒增强的锌基复合材料 在室温下表现出很高的比强度和刚度，这些弥散的硬质点还可有效地提高锌基台金的 高温强度和弹性模量“1。但是，针对这些弥散相或颗粒强化的高锌铝基复合材料的高温蠕变 行为的研究却很少有报道。本论文较系统地研究了由硅颗粒增强的高锌铝基合金在高 温和高的压缩应力下的蠕变行为，并在实验基础上深入探讨了这种复合材料的蠕变形成 饥制。 2实验过程 2．1样品制备 实验选用的材料为弥散硅颗粒增强的ZA27锌基复合材料。制备工艺将另撰文发表。材 料的化学成分、部分力学性能和物理性能见表1。 158 衰I实验材料的化学成分，邮分力学性能和物理性能 样品 化学成分／wt％ 密度p／ 熔点} 热膨胀系数×10叫 HB 代号 A【 C“ Mg Sl Zn g·m‘ ‘C 50C】00C 50(、 200CZ50C A 25 其余 4 06 2j8 34l6 3637 B 2．5 其余 38 4 68 23 81 26．232823 29．64 C 27 2 5 其余 138 4 57 456 8．84 16．87 20．792593 2892 2．2蠕变实验过程 本实验是在如图1所示的压缩蠕变试验机上完成的，蠕变过程中保持恒载荷 (61．1MPa)和恒温(453K)条件，并采用CBW2型高精度数字位移计测量应变量，用LM一 图1蠕变实验工作示意图 3实验结果与分析 3．1应变一时间曲线分析 图2为对记录曲线数据处理后获得的应变一时 间曲线。该图表明，加si的高锌铝基复合材料 比单纯基体ZA27有更低的稳态蠕变速率，具’… 备了更高的抗蠕变抗力。结果还表明，C试样蠕；一 变速率比B试样要慢，即表明了硅量对蠕变性i” ”” 能产生了影响。 3．2应变速率一时间曲线分析 由图可见，A、B、C三试样稳态蠕变速率 5min，42×105min1，30 (广—1——i—]丁—葡■—瓦—1r—面一 ；依次为：50×10 r／nMn ×10“min～。其高温抗蠕变性能由大到小依