Mg-Gd-Y-Zr合金在高速和低速条件下的高温摩擦磨损性能研究

发布时间：2022-10-22 18:15

　　21世纪以来,随着现代工业的迅猛发展,对结构材料在轻量化和环保等方面的要求越来越高。镁合金在这两个方面效果卓著,因为其与铝合金相比密度低而强度高,被认为是下一代轻质合金结构材料。此外,它们还具有较高的加工质量,良好的铸造性以及可回收性。尤其期望镁合金在航空航天,汽车,通讯等行业得到更广泛的应用。但是,由于Mg-Al（AZ和AM）合金的高温机械性能不理想,而Mg-Gd-Y-Zr系合金因为稀土元素的加入有望突破阻碍,因此,本文中将对Mg-Gd-Y-Zr系合金在高温条件下的干滑动磨损性能进行研究。本试验在销盘式磨损试验机上,在20-200℃的温度范围内以3.0m/s和0.5m/s的速度和5-380N的载荷范围内研究铸态Mg-10.1Gd-1.4Y-0.4Zr合金的干滑动磨损特性。获取磨损率并针对每个测试温度下的负载作图。在每个测试温度下,磨损率与负载的关系曲线上都有一个转折点。它对应了轻微至严重的磨损转变。通过SEM观察磨损表面的形态和EDS测定磨损表面的成分证实了磨损机理。绘制了高温磨损机理转变图,其中指示了轻微和严重磨损区域。比较了在两个不同区域中磨损的样品之间亚表层的微观结构和显微硬度... 

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 镁及镁合金简介
        1.2.1 镁的特点
        1.2.2 镁合金的特点
        1.2.3 镁合金牌号
        1.2.4 镁合金分类
    1.3 稀土耐热镁合金
        1.3.1 稀土元素在镁合金中的作用
        1.3.2 Mg-Gd-Y-Zr耐热镁合金及其发展现状
    1.4 摩擦磨损行为简述
        1.4.1 摩擦磨损定义
        1.4.2 金属磨损机制
        1.4.3 镁合金摩擦磨损研究进展
    1.5 研究目的与研究内容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究内容
第二章 实验流程
    2.1 实验材料与性能
        2.1.1 材料的制备与成分组织
        2.1.2 合金样品的相变和性能检测
    2.2 实验方案
        2.2.1 擦磨损实验
        2.2.2 表面形貌分析和亚表面组织分析
        2.2.3 硬度分析
    2.3 本章小结
第三章 Mg-10.1Gd-1.4Y-0.4Zr合金高速干摩擦磨损行为
    3.1 Mg-10.1Gd-1.4Y-0.4Zr合金的摩擦系数和磨损率
        3.1.1 20℃和50℃时的摩擦系数及磨损率
        3.1.2 100-200℃时的摩擦系数及磨损率
    3.2 Mg-10.1Gd-1.4Y-0.4Zr合金的磨损机制
        3.2.1 20-100℃时的磨损机制
        3.2.2 150℃和200℃时的磨损机制
    3.3 磨损机制转变图
    3.4 本章小结
第四章 亚表层的微观结构和硬度
    4.1 Mg-10.1Gd-1.4Y-0.4Zr合金亚表层的显微组织研究
    4.2 Mg-10.1Gd-1.4Y-0.4Zr合金亚表层的硬度分布
    4.3 转变载荷与试验温度的关系
    4.4 本章小结
第五章 0.5m/s滑动速度下高温磨损行为和磨损机理
    5.1 50℃和100℃时的摩擦系数及磨损率
    5.2 150℃和200℃时的摩擦系数及磨损率
    5.3 0.5m/s滑动速度下的磨损机制
    5.4 轻微-严重磨损转变载荷的比较
    5.5 本章小结
第六章 结论
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Ca和Sr元素对高应变速率轧制Mg-5Zn合金动态再结晶和力学性能的影响（英文）[J]. 丁天,严红革,陈吉华,夏伟军,苏斌,余宗霖.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(08)
[2]AZ80镁合金热变形过程中的动态再结晶动力学和运动学模型（英文）[J]. 王忠堂,江吉浩,刘旭南,于晓林.  稀有金属材料与工程. 2019(07)
[3]基于动态再结晶的铸态AZ31B镁合金本构方程[J]. 楚志兵,张铎,马立峰,江连运,李玉贵,黄庆学.  稀有金属材料与工程. 2018(01)
[4]Effects of Load on Dry Sliding Wear Behavior of Mg–Gd–Zn–Zr Alloys[J]. Jie Zhang,Xiaobo Zhang,Qinghua Liu,Shujie Yang,Zhangzhong Wang.  Journal of Materials Science ＆ Technology. 2017(07)
[5]Mg-11Y-5Gd-2Zn镁合金干滑动的摩擦磨损行为（英文）[J]. 胡茂良,王渠东,李程,丁文江.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(08)
[6]Microstructures and properties of rapidly solidified Mg-Zn-Ca alloys[J]. 周涛,陈鼎,陈振华.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2008(S1)
[7]镁合金及其成形技术的国内外动态与发展[J]. 王渠东,丁文江.  世界科技研究与发展. 2004(03)
[8]用镁合金促进兵器装备轻量化[J]. 黄少东,唐全波,赵祖德,刘川林,曹洋,赵军.  金属成形工艺. 2002(05)
[9]Mg合金的最新发展及应用前景[J]. 曾荣昌,柯伟,徐永波,韩恩厚,朱自勇.  金属学报. 2001(07)
[10]变形镁合金材料的研究进展[J]. 余琨,黎文献,李松瑞.  轻合金加工技术. 2001(07)

博士论文
[1]Mg-Gd-Y-Zr（-Ca）合金的微观组织演变、性能和断裂行为研究[D]. 何上明.上海交通大学 2007

硕士论文
[1]AS31镁合金的滑动摩擦磨损行为研究[D]. 韩雪.吉林大学 2015



本文编号：3696615