Abrasive wear of Al-SiC composites

• Published in: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 2000-04, Vol.31 (4), p.300-311
• Main Author: Al-Rubaie, Kassim S.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Applied sciences; Contact of materials. Friction. Wear; Exact sciences and technology; Mechanical properties and methods of testing. Rheology. Fracture mechanics. Tribology; Metals. Metallurgy
• ISSN: 0933-5137; 1521-4052
• DOI: 10.1002/(SICI)1521-4052(200004)31:4<300::AID-MAWE300>3.0.CO;2-Z

The two‐ and three‐body abrasion of aluminium matrix composites, reinforced with silicon carbide particles, have been investigated. The metal matrix composites were fabricated by a powder metallurgy route involving a final hot extrusion step. Air atomised aluminium powder Al 1100 was used as matrix and α‐SiCp as reinforcement with mean sizes of 10, 27 and 43 μm; in the proportions of 5, 10 and 20 vol.%. Using a pin‐on‐disc apparatus and a wet monolayer tester, two‐ and three‐body abrasion tests were carried out respectively against silicon carbide and alumina abrasives with four different grit sizes. The microstructural characterizations were performed using light microscopy. The dominant wear mechanisms were identified using scanning electron microscopy. The influence of type of the abrasive particles on wear resistance and dominating wear mechanisms was reported. Relationships between size and volume fraction of the SiCp reinforcement and wear resistance were discussed. It was shown that SiCp particles reinforcement increases the abrasion resistance against all the abrasives used. This increase was generally higher against alumina than against silicon carbide abrasives. Abrasivverschleiß von Al‐SiC‐Verbundwerkstoffen Der Zwei‐ und Dreikörper‐Abrasivverschleiß von Aluminiummatrix‐Verbundwerkstoffen, die mit Siliziumkarbid‐Teilchen verstärkt worden sind, wurde systematisch untersucht. Die untersuchten Verbundwerkstoffe wurden pulvermetallurgisch hergestellt. Als eine Matrix wurde das Aluminumpulver Al 1100 gewählt und als Verstärkung wurden α‐SiCp‐Teilchen mit mittleren Größen von 10, 27, 43 μm bzw. mittleren Anteilen von 5, 10 und 20 Vol.‐% verwendet. Die Verschleiß‐Untersuchungen erfolgten nach einem Schleifpapier‐ (Zweikörper‐Abrasivverschleiß) und nach einem Läpp‐Prinzip (Dreikörper‐Abrasivverschleiß). Als Abrasivstoffe wurden Siliziumkarbid und Aluminiumoxid mit vier unterschiedlichen Korngrößen eingesetzt. Die Gefüge‐Untersuchungen wurden mit Hilfe eines Lichtmikroskopes durchgeführt. Die Verschleißerscheinungsformen wurden rasterelektronenmikroskopisch untersucht. Der Einfluß der Abrasivstoffe auf den Verschleißwiderstand und die ablaufenden Verschleißmechanismen wurde gezeigt. Beziehungen zwischen der Größe bzw. dem Gehalt an SiCp‐Verstärkung und den Verschleißwiderstand wurden diskutiert. Es wurde auch gezeigt, daß durch diese Verstärkung eine Zunahme des Verschleißwiderstandes gegen alle Abrasivstoffe festzustellen ist.