B4C增强铝基功能梯度材料

耐磨抗弯兼备

一种由激光增材制造制备的三层功能梯度材料，通过成分梯度设计同时兼顾耐磨性和抗弯性能，适用于航空航天耐磨部件。

Wang, Yin · Li, Yong · Wang, Haiyao · Yu, Wei · He, Chen · Xu, Guangming · Li, Jiadong · 汤宏群

Journal of Materials Research and Technology 2024

参数信息

顶层硬度

177.5 HV

顶层磨损率

0.367 × 10⁻³ mm³/(N·m)

最大弯曲应力

585.6 MPa

最大弯曲应变

7.36 %

技术优势

耐磨性显著提升

顶层高B4C含量使硬度达到177.5 HV，磨损率降至0.367×10⁻³ mm³/(N·m)，远优于均质材料。

抗弯性能保持良好

尽管顶层B4C含量高达8%，材料整体仍具585.6 MPa最大弯曲应力和7.36%应变，表现出优异的强韧性平衡。

成分梯度可定制

通过改变各层B4C含量跨度，可在保持平均含量不变的情况下调整性能分布，适应不同工况需求。

应用场景

• 航空耐磨部件：用于制造需同时承受摩擦和弯曲载荷的航空部件，如轴承衬套和导轨。
• 轻质耐磨复合材料：以铝基体保持轻量化，通过B4C增强显著提升耐磨性，替代传统重金属耐磨材料。
• 增材制造金属基复合材料：利用激光增材制造实现成分梯度分布，克服传统方法难以制备多层梯度结构的限制。
• 表面工程与摩擦学：通过表面高硬度层降低磨损，同时心部保持韧性，提供摩擦学优化解决方案。