耐磨铝管使用加工性能与研究

耐磨铝管铸造铝合金因为含有足够量的共晶型Si元素,耐磨性较好,但是它的力学性能较差,使用范围大多都在制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。压力加工的变形铝合金具有良好的力学性能,在工业上很多承受件都有所应用。耐磨铝管现在已有一些报告对于纯铝的机械变形进行研究,此外对于铝合金特别是Al-Si合金的磨损也有相当多的研究。但是,却很少有关变形铝合金的干摩擦性能研究。变形铝合金的摩擦磨损性能的研究,都是基于其表面改性工艺处理后在测定是否符合性能要求,对变形铝合金基体上的耐磨性研究甚少。本文主要针对五种变形铝合金与马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢组成的摩擦副在温度为15℃、空气湿度为40g/m3的实验室下进行的在无润滑干摩擦状态下在M2000摩擦磨损试验机进行的干摩擦磨损性能的研究,在相同干摩擦条件下,实验在固定载荷200N的正压力、转速200r/min(0.424m/s)作用下进行2h摩擦磨损实验,每种变形铝合金在实验条件下测试五组。M2000摩擦磨损试验机得到摩擦系数和利用称重法得到体积磨损率后将数据处理分析,对他们的耐磨性进行比较,通过扫描电镜(SEM)观察其磨损表面,能谱仪分析表面微区成分,变形铝合金基体摩擦前后的微观结构、力学性能与摩擦磨损的内在联系,得到变形铝合金的摩擦磨损机理,得到以下结论：五种变形铝合金与马氏体不锈钢的平均摩擦系数在0.3～0.4之间,五种变形铝合金与奥氏体不锈钢的平均摩擦系数在0.4～0.5之间,编号A#,E#相对具有较小的摩擦系数和体积磨损率,变形铝合金在载荷作用下发生塑性变形和加工硬化,变形铝合金材料的摩擦磨损过程可以分为三个阶段。第一阶段,轻微磨损阶段；第二阶段,机械混合层形成阶段；第三阶段,机械混合层形成,剥层磨损。研究了陶瓷层的生长过程；通过磨损试验探讨了工艺参数对油润滑条件下陶瓷层耐磨性能的影响。 研究表明：在等离子体氧化的介入作用下，通过微弧氧化可获得硬质陶瓷层；陶瓷层表面存在着微米量级的“喷射孔”，耐磨铝管孔周围分布有取向各异的纳米级纹线簇状激冷组织；陶瓷层中微孔的存在，有利于改善其在油润滑条件下的耐磨性能；电流密度越大，生长速率越快，导致陶瓷层表面粘着型陶瓷小颗粒越多，陶瓷层表面粗糙度越大，磨合磨损量越大；频率和占空比的选择影响到单脉冲能量的大小，过高和过低均不利于耐磨陶瓷层的生成；相同制备条件下，陶瓷层的厚度仅影响磨合期的磨损量和磨合时间，而对稳定磨损阶段的磨损失重率影响不大；选择适当的工艺条件可制备出不含有疏松层、耐磨性能优良的微弧氧化陶瓷层；润滑条件下，铝合金微弧氧化陶瓷层的耐磨性能优于电镀硬铬和磷钒铜铸铁。