碳纤维增强高铝锌合金复合材料制备及摩擦性能研究*

钟 斌，呼帅邦，于正洋，张 林，周龙龙，梁靖松

(西安科技大学 机械工程学院，西安 710054)

0 引 言

高铝锌合金是近几十年来国内外应用日益广泛的一种有色金属新材料[1]，由于其低熔点、低密度和具有优异的机械性能等[2-3]，因此被广泛用于煤矿、石油和航空航天等领域[4-5]。随着社会工业的发展，人们对高铝锌合金的摩擦学性能要求越来越高，因此为了进一步增强高铝锌合金减摩耐磨特性，研究开发新型高铝锌合金作为减摩耐磨材料具有重要的现实意义[6]。本文研究的高铝锌合金ZA27与目前广泛使用的铜基耐磨合金相比，具有更高的强度和更低的密度[7]，从而在零件的轻量化设计中起重要作用。此外，中国锌储量丰富，在全球锌储量中排名第二，锌合金的价格也仅为传统铜合金的1/3左右，使其经济性更为突出[8]。

近年来，人们主要从合金化、热处理及变质处理等几个方面入手研究锌铝合金的摩擦性能[9-10]，而随着碳纤维、石墨烯、聚乙烯纤维等高性能材料的不断涌现，非金属材料增强金属基复合材料的研究受到了国内外研究者的广泛关注[11-13]。碳纤维是一种新型的高强度、高弹性纤维材料，其中碳含量超过95%，具有密度小、质量轻、热膨胀系数小、摩擦系数小、耐高温性和自润滑性能好等优点[14-15]。碳纤维比金属材料具有更高的比强度和比弹性模量，并且与陶瓷相比具有更高的韧性和抗冲击性[16]。目前，碳纤维在高铝锌合金方面的应用很少，而制造碳纤维增强金属基复合材料的主要技术难点是难以形成稳定有效的界面结合，降低了复合材料的整体性能，从而限制了碳纤维增强金属基复合材料的广泛应用[17]。……