三维连续网络结构金属基复合材料，因其增强体具有特殊的空间拓扑.DOC

三维连续镍网增强ZL109 复合材料磨损机理研究 尧军平，童俊梅 （南昌航空大学航空制造工程学院，南昌 330063） 3D-network nickel reinforced ZL109 composites YAO Jun-ping, TONG Jun-mei, (School of Aeronautical Manufacture Engineering,Nanchang University of Aeronautics,nanchang,330063,China) Abstract： 3D-network nickel reinforced ZL109 composites was designed and fabricated. The dry sliding wear behavior of composites and wear mechanism under various applied loads was studied. The results showed that the new phases Al3Ni2 was formed between the 3D-network nickel and matrix. Wear resistance of composites was much better than of matrix alloys, and with the decreasing of the network aperture, wear resistance was increasing. During wear process, ZL109 was the typical adhesion wear, and the composite was adhesion wear and abrasive wear in the meantime. Key words: 3D-network nickel; Composites; Wear resistance; Wear mechanism 近年来，三维连续网络结构复合材料越来越受到国内外材料研究工作者的重视[1]。由于其特殊的空间拓扑结构，解决了颗粒、晶须及纤维增强复合材料存在的增强颗粒 不均匀[2]、增强体易团聚[3]及难以制备高含量的增强相[4]等技术难点，使得材料具有高强度，高硬度，良好的抗磨性能和抗热震性能，较高的热导率，较低的热膨胀系数等特性，在航空航天、机机械制造及军事领域具有广泛的应用潜力[5-9]。相较于颗粒、晶须增强、长纤维增强等，三维网络结构增强体避免了增强体分布不均匀的问题，不会因长纤维及晶须取向不同而产生性能各向异性。在摩擦磨损中，三维网络结构[10-11]在复合材料中作为一个整体，不易脱落，有利于复合材料耐磨性的改善，且能制约基体合金的塑性变形和高温软化，有利于复合材料高温力学性能和摩擦磨损性能的提高。 目前，有关三维网络结构增强复合材料 的研究主要以三维网络陶瓷为增强体，而以 收稿日期：2011-10-12 基金项目：国家自然科学基金； 江西省国际合作项目（2010EHB01900）。 作者简介：尧军平（1965- ），教授.研究方向：三维网络结构增强复合材料 Email：yyyjpsz@126.com 三维连续结构的第二相金属作为增强体的报道很少。本文选用三种不同孔径的三维连续镍网作为增强体，采用真空吸铸制备三维连续镍网增强ZL109复合材料，研究其磨损机制。 1实验方法 1.1 试样制备 三维连续镍网（孔径分别为15PPI、25PPI、35PPI，PPI为每一英寸网所容纳的网孔 图1 三维连续镍网的总体形貌 Fig1.Total morphology of 3D-network nickel 将镍网用丙酮在超声波清洗机中清洗20min，然后将ZL109加热到7700C之后浇入预先放置镍网的模具中，采用真空吸铸技术（负压值为-0.06Mpa，时间为1s），并保温3h，制得复合材料。将制得的复合材料放入真空热处理炉，进行真空扩散处理，温度为550℃，保温24h，系统真空度3×10-5 Pa，获得最终的三维连续镍网增强ZL109复合材料。在相同条件下制备ZL109合金试样，以便做对比实验。 1.2 实验方法 采用QUANTA 200型环境扫描电镜观察、分析复合材料界面和摩擦表面形貌。在上进行纯滑动条件下的干摩擦磨损验40×10 mm。对磨前，0×10×10 mm3的立方体小方块然后将试样受磨面用砂纸由粗至细磨平后抛光。试验前后均用