Abstract
The purpose of this study is to investigate the wear properties of Saffil/Al, Saffil/A12O3/Al and Saffil/SiC/Al hybrid metal matrix composites fabricated by squeeze casting method. Wear tests were done on a pin-on-disk friction and wear tester under both dry and lubricated conditions. The wear properties of the three composites were evaluated in many respects. The effects of Saffil fibers, $\textrm{Al}_2\textrm{O}_3$ particles and SiC particles on the wear behavior of the composites were investigated. Wear mechanisms were analyzed by observing the worn surfaces of the composites. The variation of coefficient of friction(COF) during the wear process was recorded by using a computer. Under dry sliding condition, Saffil/SiC/Al showed the best wear resistance under high temperature and high load, while the wear resistances of Saffil/Al and Saffi1/$\textrm{Al}_2\textrm{O}_3$/Al were very similar. Under dry sliding condition, the dominant wear mechanism was abrasive wear under mild load and room temperature, and the dominant wear mechanism changed to adhesive wear as load or temperature increased. Molten wear occurred at high temperature. Compared with the dry sliding condition, all three composites showed excellent wear resistance when lubricated by liquid paraffin. Under lubricated condition, Saffil/Al showed the best wear resistance among them, and its COF value was the smallest. The dominant wear mechanism of the composites under lubricated condition was microploughing, but microcracking also occurred to them to different extents.
본 연구의 목적은 가압주조법에 의해 제조된 Saffil/Al, Saffil/$\textrm{Al}_2\textrm{O}_3$/Al, Saffil/SiC/Al 과 같은 혼합금속 복합재료의 마모 물성을 조사하고자 하는 것이다. 마모 시험은 건조와 윤활상태 하에서 pin-on-disk 형태의 마모 시험기로 수행되었다. 세가지 금속복합재료의 마모 물성시험에서 Saffil섬유, $\textrm{Al}_2\textrm{O}_3$입자, SiC입자의 효과들을 조사하였다. 마모 메커니즘은 복합재료의 마모된 표면들을 관찰하여 분석하였다. 마모과정 동안 마찰계수(COF)의 변화는 컴퓨터에서 자동적으로 기록되었으며, 건조 조건에서 Saffi1/SiC/Al은 고온과 높은 하중 하에서 가장 좋은 마모 저항을 보여주었다. 한편 Saffil/ Al과 Saffi1/$\textrm{Al}_2\textrm{O}_3$/Al의 마모 저항은 비슷한 결과를 보였다. 건조조건에서 적당한 하중과 상온에서 지배적인 마모 메커니즘은 연삭 마모이며, 하중이나 온도가 증가함에 따라 응착마모로 변화되며, 고온에서는 융착마모를 나타내었다. 건조 상태에서 세가지 복합재료를 비교시 액체 파라핀에 의한 윤활시험시 마모 특성이 가장 좋은 결과를 나타내었다. 윤활조건에서는 Saffil/Al복합재료가 가장 좋은 마모 저항성을 보였으며, 이 경우 마찰계수도 가장 작게 나타났다. 윤활 조건에서 금속복합재료의 주요 마모 메커니즘은 microploughing 이었으나, microcracking 역시 다른 정도에서는 미소 균열도 발생한다.
