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近年来微合金化已经成为提高铝合金综合性能的主要途径之一。课题组前期的研究表明,在铝合金中复合添加微量的Er、Zr元素能够提升合金的综合性能。在此基础上,本文通过在Al-10Sn-4Si-1Cu合金中同时添加Er、Zr元素,研究Er、Zr复合微合金化对Al-10Sn-4Si-1Cu合金微观组织及性能的影响。采用硬度、室温扫描电子显微镜、拉伸试验、金相显微镜等方法分析研究合金的力学性能和微观组织。采用CFT-Ⅰ型材料表面性能综合测试仪进行往复式干摩擦实验,对合金进行磨损量分析、磨面表征、磨屑分析和摩擦层分析。 冷轧前,两种合金都经过了300℃/4h、375℃/100h两种热处理工艺。显微硬度测试结果表明,在相同实验条件下,与没有添加Er、Zr元素的合金相比,添加了Er、Zr元素的合金硬度大约提高了9%。金相测试结果表明,铸态Al-10Sn-4Si-1Cu合金的平均晶粒尺寸大约是53μm,铸态Al-10Sn-4Si-1Cu-0.3Er-0.25Zr合金的平均晶粒尺寸大约是33μm。拉伸试验测试结果表明,在相同实验条件下,与没有添加Er、Zr元素的合金相比,添加了Er、Zr元素的合金的拉伸强度和屈服强度大约分别提高了9%、16%。上述结果说明在Al-10Sn-4Si-1Cu合金中添加Er、Zr元素,能够细化晶粒,能够提高合金的硬度、拉伸强度和屈服强度。 摩擦实验测试结果表明,在相同实验条件下,与没有添加Er、Zr的合金相比,添加了Er、Zr的合金的磨损量大约减少了25%。特别是随着载荷的增大,Al-10Sn-4Si-1Cu-0.3Er-0.25Zr合金的耐磨性优势更加明显。上述结果说明在Al-10Sn-4Si-1Cu合金中添加Er、Zr元素能够降低磨损量,提高合金的耐磨减磨性。 采用扫描电子显微镜观察合金的摩擦表面、磨屑、磨损下表面的微观形貌。测试结果表明,在相同实验条件下,两种合金的摩擦表面都出现了的犁沟和氧化层剥落现象,主要磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损,摩擦表面边沿发生了塑性变形。与没有添加Er、Zr元素的合金相比,添加了Er、Zr元素的合金的摩擦表面更加光滑、均匀。特别是随着实验载荷的增大,Al-10Sn-4Si-1Cu合金的摩擦表面发生了严重的氧化层剥落现象,而Al-10Sn-4Si-1Cu-0.3Er-0.25Zr合金的摩擦表面只是发生了相对较轻的氧化层剥落现象,主要磨损机制为粘着磨损。上述实验结果表明,在Al-10Sn-4Si-1Cu合金中加入微量的Er、Zr元素,通过Er、Zr复合微合金化能够提高合金的摩擦性能。