AZ51镁合金摩擦磨损性能研究

发布时间：2017-08-01 16:29

  本文关键词：AZ51镁合金摩擦磨损性能研究

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【摘要】：镁合金具有低密度、高比强度、良好的铸造和加工变形性能，在航空航天和汽车工业中具有很大的应用潜力，然而较差的抗磨损性能严重阻碍了镁合金的进一步应用。摩擦磨损性能不仅是压力加工过程中不可忽视的一项重要指标，对加工材料表面质量和性能有重大影响，也是构件服役过程中的参考标准，因此研究镁合金摩擦磨损性能具有重要的实际应用价值。 本论文选用AZ51铸造镁合金在干滑动磨损状态下进行研究，通过改变滑动速率、加载载荷和滑动距离对磨损过程中的硬度、组织和磨损行为变化进行分析，研究发现AZ51镁合金磨损分为轻微和严重磨损，轻微磨损包括氧化磨损、磨粒磨损和剥层磨损，严重磨损以热软化磨损和熔化磨损为主。在磨损过程中，磨损机制随着滑动速率、距离和加载载荷的增大由轻微磨损机制向严重磨损机制转变，磨损表面硬度与磨损机制转变紧密相关，滑动速率0.1m/s时磨损表面只存在应变硬化作用，可作为轻微-严重磨损转变硬度标准线。在一定滑动速率下，硬度值高于此线，发生轻微磨损，低于此线，发生严重磨损。 在低速磨损，加载载荷较小时，磨损表面发生微观切削作用，导致磨损率和摩擦系数比中高滑动速率下，加载相同载荷时偏高。载荷增大时，磨损表面热积累增多，材料塑性增强，，切削作用下降，摩擦系数降低。严重磨损阶段，磨损率曲线在材料发生热软化后急剧增长，然而由于β-Mg17Al12共晶体的熔化吸热，会造成磨损率曲线非连续性增长，使磨损率曲线出现短暂平台甚至下降现象。 磨损过程伴随材料组织变化，轻微磨损阶段，磨损表面发生形变，随摩擦热积累增多，磨损表面温度升高，化合物逐渐发生部分溶解。应变随深度增加而减小，形变强化效果减弱，硬度值逐渐接近原始组织硬度。在严重磨损阶段，表层晶粒发生再结晶，化合物发生明显溶解，当表面温度高于熔化温度，磨损表层变形晶粒完全转化为细小等轴的熔化-凝固晶粒，造成表面硬度下降。磨损过程中组织演变基本遵循：形变积累→再结晶→熔化-凝固的规律，影响硬度和磨损行为，造成磨损率变化。 应变和温度共同主导磨损行为，当应变作用较强时，磨损表层组织发生应变强化，硬度增加，耐磨性增强，表现为轻微磨损；温度作用较强时，磨损表层组织发生再结晶软化，硬度下降，磨损表面出现热挤压形态，耐磨性下降，表现为严重磨损。
【关键词】：镁合金 磨损行为 再结晶 硬度
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 选题背景11-12
• 1.2 镁合金概述12-17
• 1.2.1 合金元素在镁合金中的作用14-15
• 1.2.2 Mg-Al 系镁合金15-17
• 1.3 摩擦磨损简介17-20
• 1.3.1 摩擦定义17-18
• 1.3.2 磨损主要机制18-20
• 1.4 镁合金摩擦磨损研究进展20-23
• 1.4.1 磨损行为与机理研究21-22
• 1.4.2 磨损图绘制22
• 1.4.3 增强耐磨性研究22-23
• 1.5 本论文主要研究内容23-25
• 第二章 实验材料及实验方法25-31
• 2.1 实验材料及性能25-27
• 2.1.1 材料的成分与组织25-26
• 2.1.2 材料的相变与力学性能26-27
• 2.2 摩擦磨损实验27-30
• 2.2.1 磨损性能参数计算28-29
• 2.2.2 磨损形貌观察29
• 2.2.3 磨损微观组织观察29-30
• 2.2.4 硬度分析30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 AZ51 镁合金摩擦磨损行为31-47
• 3.1 磨损行为31-36
• 3.1.1 不同载荷与速率下的摩擦系数31-33
• 3.1.2 不同载荷与速率下的磨损率33-36
• 3.2 磨损机制36-43
• 3.2.1 低速滑动磨损机制36-38
• 3.2.2 中速滑动磨损机制38-42
• 3.2.3 高速滑动磨损机制42-43
• 3.3 轻微-严重磨损转变机制图43-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 AZ51 镁合金轻微-严重磨损转变研究47-65
• 4.1 磨损表面与磨损行为研究47-54
• 4.1.1 磨损表面硬度与磨损行为研究47-49
• 4.1.2 磨损表面组织与磨损行为研究49-54
• 4.2 磨损亚表层与磨损行为研究54-63
• 4.2.1 磨损亚表层组织与磨损行为研究54-58
• 4.2.2 磨损亚表层硬度与磨损行为研究58-60
• 4.2.3 磨损亚表层组织演变研究60-63
• 4.3 本章小结63-65
• 第五章 结论65-67
• 参考文献67-75
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果75-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 Aniruddha Das;Sandip P.Harimkar;;Effect of Graphene Nanoplate and Silicon Carbide Nanoparticle Reinforcement on Mechanical and Tribological Properties of Spark Plasma Sintered Magnesium Matrix Composites[J];Journal of Materials Science & Technology;2014年11期

2 姚灿;郭芳琼;;铸造镁合金在先进航空发动机上的应用[J];装备制造技术;2015年01期

3 李伟;;飞机座椅用镁合金材料性能的研究[J];制造业自动化;2015年01期

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5 丁文江;吴玉娟;彭立明;曾小勤;林栋j;陈彬;;高性能镁合金研究及应用的新进展[J];中国材料进展;2010年08期

6 冯吉才,王亚荣,张忠典;镁合金焊接技术的研究现状及应用[J];中国有色金属学报;2005年02期

本文编号：605163