Tribological characterization of Al-Cu-Mg-B composites subject to mechanical wear

Abstract

The tribological properties of a series of aluminum matrix composites reinforced with AlB2 particles developed for machinery parts intended for aerospace and automotive applications were evaluated. This thesis encompasses the microstructure characterization of those composites and the assessment of their tribological response when subject to pin-on-disk wear test. SEM and EDS analyzes permitted to identify the phases present and correlate the composite microstructure with its mechanical and tribological behavior. SEM observations also allowed identifying the wear mechanisms involved during the pin-on-disks tests against a 440 martensitic stainless steel ball. Wear coefficients were contrasted with Brinell and superficial Rockwell hardness. It was possible to establish the effect of chemical composition on the wear volume and wear coefficient for different composites compositions. This will then permit obtaining machinery parts with optimal performance, achieving high durability, high resistance and the reduction of maintenance costs.

Las propiedades tribológicas de una serie de compuestos de matriz de aluminio reforzados con partículas de diboridos de aluminio, desarrollados para piezas de maquinarias destinadas a aplicaciones en la industria aeroespacial y automotriz, fueron evaluadas. Esta tesis abarca la caracterización de la microestructura de los compuestos y la evaluación de sus propiedades tribológicas cuando son sometidos a pruebas de de desgaste ”pin-on-disk”. Los análisis de microscopia electrónica de rastreo (SEM) y espectrometría de dispersión de energía permitieron identificar las fases presentes y correlacionar la microestructura del compuesto con su comportamiento mecánico y tribológico. Las observaciones en SEM también permitieron identificar los mecanismos de desgaste presentes durante las pruebas de ”pin-on-disk”. Los coeficientes de desgaste calculados fueron contrastados con la dureza” Brinell” y ”Rockwell” superficial. Fue posible establecer el efecto de la composición química en el volumen removido y el coeficiente de desgaste de las distintas composiciones de los compuestos. Esto permitirá obtener piezas con un rendimiento ´optimo, alta resistencia y la reducción de los costos de mantenimiento.