颗粒增强金属基复合材料由金属和硬颗粒结合而成，以实现优于其组件的性能。在金属基体中，铝基金属基体仍然是观察到最多的材料，因为它具有合适的基质-颗粒键合、基体结构的简便控制、简单、加工成本合理和材料选择广泛。

它具有迷人的特性，例如高比刚度、低密度、更高的抗疲劳性、可控的热膨胀系数和高温下的出色尺寸稳定性。当密度较低时，与未增强的基体材料相比，PRMMC表现出更高的强度和刚度以及各向同性行为。然而，复合材料的摩擦学和力学特性主要取决于基体材料的组成、尺寸和增强阶段的体积分数以及制造方法。

有几个因素会影响填料颗粒在基质中的分布，例如流变行为、填料颗粒的均匀混合以及填料和基质材料随时间和温度的一致性。电气、机械和化学性能可以通过使用不同类型的增强材料来实现，例如连续纤维、不连续纤维、薄片纤维和短纤维和 MMC。

熔体搅拌铸造工艺用于制造铝基金属基复合材料。搅拌铸造是开发金属基复合材料的最成熟的技术之一。搅拌铸造因其灵活性、简单性和大批量生产的适用性而进行商业化。此外，搅拌铸造允许传统的金属加工，从而最大限度地降低产品总成本。使用铸造方法制备MMC的成本约为其他竞争方法的三分之一到一半，对于大批量生产，成本预计将降至十分之一。

实验细节：如图所示，在该实验中使用了圆盘上的针式摩擦计。1. 使用的引脚是SS304和铝基复合材料被用作圆盘材料。每次实验将进行30分钟。

改变转速和施加载荷以观察整个实验过程中的摩擦变化。此外，在每次实验之前和之后，使用数字称量天平测量试样的重量，测量值之间的差异是磨损率。在整个实验过程中，与测试盘中心保持17毫米的摩擦距离。

法向载荷和滑动速度对摩擦系数的影响：图片显示了摩擦系数与法向载荷变化的比较。纯Al6063的摩擦系数高于Al基复合材料。此外，摩擦系数随着填料颗粒百分比的增加而降低已嵌入到矩阵中。

当发向载荷为74、68.71和6 N时，所有组合的摩擦系数分别降低到约5%、7%和5.10%。然而，在减少施加的载荷下，粗糙度的接触最小化，并导致犁地动作，从而增加了摩擦系数。先前的一项研究表明，随着法向载荷的增加，由于表面温度升高，表面上可能会形成氧化层，该层提供自润滑作用并减少摩擦。

Al 6063 在工作正常载荷为73 N的情况下，从母体合金到复合材料的滑动速度分别为6.58、5和63.1 m/s时，分别降至0.5%、1.1%和5.5%。2、可以检查随着法向载荷的增加，摩擦系数增大。然而，摩擦系数随着SiC颗粒的增加而降低，在样品S5 [Al（6063）–10%SiC–1%Al2O3–1%氧化钛2]。

摩擦系数随着滑动速度的增加而降低可能是由于剪切速率的变化，这影响了配合材料的力学性能，这些材料的强度在较高的剪切应变率下很高，导致实际接触面积小，在干接触条件下摩擦系数低。这些结果与Chowdhury等人的发现非常吻合。

图片b显示了不同类型的销盘组合的摩擦系数随滑动速度的变化。Al 6063 （Al 6063–SiC–Al） 的摩擦系数2O3–二氧化钛2）在68.3 N法向载荷下，当母合金到复合材料的滑动速度分别为81.3、75和4.0 m/s时，变化分别为5.1%、1.5%和7.5%。

图3c表示Al 6063在71 N工作正常载荷下，母材到复合材料的滑动速度分别为6.83、3和88.4 m/s时，变化分别为0.5%、1.1%和5.10%。然而，复合材料的摩擦系数随着颗粒的增加而降低由于颗粒的润滑作用，改善了搅拌浇注复合材料的抗摩擦性能。以前的研究人员认为，配合表面之间氧化层的存在减少了滑动摩擦。观察到，随着滑动速度的增加，S5 [Al （6063）–10%SiC–1%Al 的SiC颗粒百分比最高时摩擦系数最小2O3–1%氧化钛2]。

滑动速度和法向载荷对磨损率的影响：图片a，b显示磨损率随着所有销和圆盘组合的施加载荷的增加而增加。然而，可以公开，在较高的负载下，氧化物薄膜被稍微去除，导致更高的磨损损失。当销上的载荷增加时，接触面积相对于标称接触面积增加，这增加了两个接触滑动面之间的摩擦力。增加的摩擦力和实际接触表面积导致严重磨损。

因此，摩擦推力和剪切力随着施加载荷的增加而增加，从而加快了磨损速度。这是由于增强颗粒SiC，Al的聚集2O3和 TiO2.发现滑动速度对摩擦系数的影响是反比的。在低速时，摩擦系数很高。随着速度的增加，摩擦系数的速率降低。铝也观察到了类似的趋势。这些数字还表明，在相同条件下观察到Al 6063制动盘的最高磨损率值。最低磨损率值的结果表明，Al 6063圆盘在所有条件下的磨损率均高于复合材料。

上面提到的结果是，SiC的百分比越高，在不同工况下的摩擦系数和磨损率越低。每当法向载荷增加时，摩擦和磨损率就会增加，这解释了研究人员报告的增强颗粒的均匀分布。在齿轮、凸轮和轴承密封件等非生产性摩擦应用中，随着法向载荷水平的降低，SiC 的百分比可以增加。

在加工、抛光和剃须等生产摩擦中，反之亦然。摩擦和磨损率随着其他操作因素的变化而受到不同影响。从SEM图像中可以看出，磨损碎屑和犁地效应随着滑动速度的增加而增加。Ramesh等人也观察到了类似的趋势。

微观结构分析：摩擦和断裂表面的形态通过SEM分析表征。观察到的摩擦和断裂表面的形态在微观范围内。图7a-f显示摩擦和断裂形态受微观结构的影响很大。扫描电镜图像显示磨损碎屑、磨损轨迹和由于摩擦而累积的粗加工表面。

扫描电镜图像显示断裂、空隙和微裂纹表面。由于微裂纹和空隙的存在，MMC的颗粒与基体之间的界面强度较差。此外，这是由于磨损率和摩擦系数实验分析而发生的。由于犁地效应，已经产生了大尺寸的磨料磨损。

图片显示了 Al-84.31%、C-13.86%、O-1.57% 和 Si-.26% 复合材料的 SEM 和 EDX 显微照片。复合材料中铝的最大百分比。

来自几个斑点标签的EDX光谱也显示在图中。微观结构显示存在其他元素，如C，O，Si和Ti，这些元素可以通过EDX光谱中的Al峰检测到。在点0.16中，可以在MMC中观察到强烈的铝峰值。SiC、Al界面层的形成2O3和 TiO2粒子通过对EDX结果的探索得到证实。显示了几乎均匀的粒径分布，其中颗粒的平均直径为0.18μm。

为了鉴定样品中存在的不同化学官能团[30]，傅里叶变换红外光谱（FTIR）是一种无损检测工具的标准方法。红外吸收（FTIR）如图所示。10. C-H拉伸3200厘米等各种主要化学官能团−1， C=C 弯曲处 1650 cm−1， N–H 弯曲处 1400 cm−1和芳香 sp2C–H 拉伸 1050 厘米−1被识别。

上面提到的结果是，SiC的百分比越高，在不同工况下的摩擦系数和磨损率越低。每当法向载荷增加时，摩擦和磨损率就会增加，这解释了研究人员报告的增强颗粒的均匀分布。在齿轮、凸轮和轴承密封件等非生产性摩擦应用中，随着法向载荷水平的降低，SiC 的百分比可以增加。在加工、抛光和剃须等生产摩擦中，反之亦然。

摩擦和磨损率随着其他操作因素（如滑动速度）的变化而受到不同影响。从SEM图像中可以看出，磨损碎屑和犁地效应随着滑动速度的增加而增加。Ramesh等人也观察到了类似的趋势。

本研究旨在通过不同百分比的SiC来降低铝基金属基复合材料的摩擦和磨损率。增强颗粒（碳化硅、铝）的影响2O3， TiO2）、滑动速度、法向载荷对磨损率和摩擦系数进行了研究。每当SiC填料颗粒的百分比增加时，在不同工况范围内，摩擦系数和磨损率就会以一定的速率逐渐降低。

由于表面粗糙度的降低、顶面硬度和密度的增加，观察到这些结果的趋势。此外，氧化层在摩擦接触界面负责减少摩擦力以及降低磨损率。进行了显微照片、FTIR 和 EDX 分析，并产生了关于改进摩擦学特性的一致结果。形态学研究揭示了磨损轨迹、微裂纹、空隙和叠层表面。基质和颗粒之间的界面键加固在磨损过程中起了重要作用。

碳化硅，铝2O3和 TiO2Al-6063基体合金中的颗粒通过EDS元素映射的探索得到证实。使用FTIR分析鉴定峰值。结果表明，适当控制工艺参数（如法向载荷和滑动速度）可以改善摩擦性能。碳化硅的强化，铝2O3和 TiO2在铝基合金中，随着载荷和滑动速度的增加，摩擦性能显著增强，磨损率和摩擦系数得到最佳结果。从上述讨论和分析中，我们得出结论，Al-6063基金属基复合材料用SiC、Al增强2O3和 TiO2应首选用于低速应用。在文献中也观察到了类似的结果。