碳纤维增强铝基复合材料具有密度小，比强度高，耐磨，导电及导热性好，高温强度及高温尺寸稳定性高等优点，在许多领域特别是航空航天等高技术领域具有广阔的应用前景>3.但是碳纤维价格昂贵，其复合材料的成本较高，且长纤维强复合材料具有各向异性，阻碍了其推广应用。碳纤维毡则价格低廉，其强复合材料具有各向同性，且与短纤维相比，不需要复杂的短纤维预制件的制备过程，因此碳纤维毡将是一种很具有潜力的强材料。本文作者以碳纤维毡为强体，以ZL109合金为基体制备铝基复合材料，并对其摩擦磨损特性进行分析研究。

　　1为碳纤维毡强ZL109合金试样的显微组织形貌照片，其中碳纤维毡体积含量为30%.可以看出，短纤维均匀分布在基体合金中，无纤维聚集现象，纤维与金属基体之间结合良好。

　　22摩擦学特性图（3和4）分别示出了复合材料和基体的摩檫系件下复合材料的摩檫系数比基体ZL109合金的低，在稳定磨损状态下，基体的摩檫系数为0.34左右，而复合材料的摩檫系数为0.23左右。在20~100N的试验载荷范围内，碳纤维毡增强复合材料的摩檫系数随载荷的增加而略有降低，而基体合金的摩檫系数则随着载荷的增大而增加，表明碳纤维毡对材料的摩檫学特性有明显影响。

　　图（5和6）分别示出了复合材料和基体的磨损质量损失随时间及载荷的变化情况。可见：复合材料与基体的磨损质量损失都随着试验时间的延长而增加，但复合材料的磨损量增加较为缓慢。当载荷超过80N以后，复合材料的磨损速率加快。

　　由于碳纤维属“乱层石墨”结构，本身具有自润滑性能和一定的减磨作用|51.碳毡中的碳纤维互相缠结（见），在摩檫过程中不易出现纤维拔出现象，随着磨损过程的进行纤维不断发生弯曲和破断，并在摩檫表面形成润滑碳膜。在摩檫过程中，磨损表面温度升高，由于碳纤维的导热性能不如铝合金的导热性能好，在相同摩檫功率下，复合材料表层的温度容易升数随时间1和载荷的变化情况！可Mafel在干摩檫条因此复1合的磨损主赚现为微缓的氧化磨损机制。

　　复合材料在稳定磨损阶段的磨损表面形貌SEM照片如所示，可见在材料的磨损表面存在一稳定的摩擦表面膜。对表面膜进行波谱和能谱分析，发现其主要含有COAlSi和Fe等元素（见表2），表明表2所示复合材料磨损表面的能谱分析结果该表面膜是由金属氧化物和碳纤维破断形成的碳膜共同构成的复合固体润滑膜。该复合润滑膜不仅起到润滑作用，而且有效地隔离了2个摩擦表面，减少了金属与偶件之间的直接接触，从而使得摩擦系数降低，磨损量减小。在相同摩擦条件下基体合金的摩擦表面则存在深且连续的犁沟和明显的大块金属剥落现象（见），材料的磨损以剥层磨损为主。

　　两种试样的磨屑形貌SEM照片如所示。在周期性的交变摩擦应力和热应力的共同作用下，复合材料摩擦表面的复合润滑膜不可避免地会产生显微裂纹，裂纹不断扩展，*终由复合膜的破裂剥落而形成细小磨屑，而且由于随机取向的碳纤维阻碍了磨损表面上的裂纹扩展，因此碳毡强复合材料的磨屑尺寸比基体合金的小得多。基体合金则产生尺寸较大的片状金属磨屑，这是剥层磨损的结果。较小尺寸的磨损率在较长时间内保持稳定；而较大尺寸的磨屑则会使基体合金的摩擦接触表面状态恶化，加剧切削作用及剥层磨损，使得磨损质量损失随载荷和试验时间的加而急剧上升。

　　在低载荷下，碳纤维与基体间的剪切应力不足以使碳纤维与基体分离，复合材料的摩擦系数随着载荷大略有降低，这是由于载荷加，温度升高促进局部氧化膜生成，从而降低金属间接触。当载荷进一步屑对复合材料磨损表面影响较小因此复合材料的，lish大|0）时在界面应力的作用下裂纹会在界面处形核扩展，导致复合材料摩檫表面出现明显的大块剥落（见0），从而加速磨损进程，使得微缓磨损0载荷100 N下经10min摩擦磨损试验后复合材料磨损表面形貌SEM照片向严重磨损转化（见）。

　　3结论采用压挤渗透工艺制备的新型碳纤维毡强铝基复合材料的摩擦磨损性能明显优于基体合金。

　　在干摩擦条件下，基体合金的磨损机制为犁切和剥层磨损，复合材料的磨损主要表现为氧化磨损。

　　在本文试验载荷范围内，复合材料经历由稳定磨损向严重磨损的转化。在稳定磨损阶段，复合材料的磨损表面存在由金属氧化物和碳膜共同构成的复合固体润滑膜，从而有效地改善了复合材料的摩擦磨损性能。