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颗粒增强铝基复合材料以其优异的物理和力学性能,逐渐受到人们的广泛关注。特别是采用原位合成法制备的颗粒增强铝基复合材料,由于其具有耐高温、耐磨损、耐疲劳等优点,被认为是传统铸造耐磨材料的新选择,并已成为当前研究的热点。探索颗粒增强铝基复合材料的制备技术和研究其干摩擦磨损性能,对于颗粒增强金属基复合材料的设计制备具有理论意义和实用价值。本文探索了采用混合盐反应原位自生法制备原位自生TiB2颗粒增强ZL203铝基复合材料(以下简称原位自生TiB2/ZL203复合材料)的新方法,主要研究了原位自生TiB2颗粒对xTiB2/ZL203(x=2、6、8、10wt%)复合材料的铸态组织、力学性能及干摩擦磨损性能的影响,解决了外加颗粒增强铝基复合材料中由于组织不均匀、晶粒粗大、界面污染等缺点,导致复合材料的各项力学性能指标不高及耐磨性能不好等问题。晶相组织分析和力学性能测试结果表明:xTiB2/ZL203复合材料中原位自生的TiB2颗粒尺寸细小,弥散分布于基体中。基体的晶粒尺寸随着TiB2颗粒含量的增加而明显减小,复合材料的组织得到细化。复合材料的硬度、抗拉强度和屈服强度随TiB2颗粒含量的增加而显著提高,但延伸率明显下降。当TiB2颗粒含量达到10%时,该复合材料的抗拉强度为433MPa,屈服强度为335MPa,硬度为238HV,较基体分别提高了66%、60%、118%;其延伸率为2.1%,较基体降低了75%。复合材料的断裂机制为微孔聚集型韧性断裂,强化机理为细晶强化、弥散强化、位错增殖强化和晶界强化。复合材料的室温干滑动摩擦磨损试验结果表明:随TiB2颗粒含量的增加,复合材料的耐磨性显著提高;随外加载荷的增加、滑动速度的提高及滑动时间的延长,复合材料的磨损量呈上升趋势,且TiB2颗粒含量越高,磨损量的增大趋势越不明显;复合材料的磨损量整体上低于基体合金。磨损表面、亚表面及磨屑的分析结果表明,基体和复合材料的磨损现象都是若干种摩擦机制综合作用的结果,随着摩擦条件的改变,材料的磨损机理也随之变化。基体ZL203合金的摩擦机制以粘着磨损为主,伴随有氧化磨损和剥层磨损;复合材料的摩擦机制以磨粒磨损为主,伴随有粘着磨损和剥层磨损。复合材料的耐磨性高于基体合金的原因在于TiB2增强颗粒的加入,TiB2颗粒在复合材料的摩擦过程中起着双重作用,在破裂失效前,起减轻基体粘着的作用;在脱落失效后,起加重磨粒磨损的作用。