AZ31镁合金的干滑动摩擦磨损行为研究

【摘要】近年来，变形镁合金由于密度低、比强度高而在汽车工业和航空工业得到广泛应用，例如AZ系列镁合金用于生产飞机内部构件、壁板和汽车零部件等。目前对于变形镁合金研究主要着眼于其力学性能及塑性变形性能的研究，在镁合金的挤压、轧制、锻压等加工工程中，磨损也是一项影响加工质量的重要因素，因此有必要研究和了解镁合金在磨损过程中的磨损机理和组织性能的变化。目前对变形镁合金尤其是AZ31变形镁合金摩擦磨损的研究相对较少，相应的实验数据和理论研究也比较少，在这样的背景下本课题选择常用的变形镁合金AZ31进行其摩擦磨损性能的研究。在较大的滑动速度和载荷和范围内进行了AZ31镁合金的干滑动摩擦磨损实验，根据摩擦系数、磨损率和磨损表面形貌对整个磨损过程进行了系统分析，建立了具有重要参考意义的AZ31镁合金的磨损率图和磨损机制图，并结合硬度、变形和亚表层组织演变等实验结果，研究了应力和温度在整个磨损过程中的影响，得出如下结论：AZ31镁合金在不同实验条件下的摩擦系数曲线大部分呈现先降低后平稳的变化趋势，随着载荷的增加接触界面条件的改善导致了这种变化趋势的产生，高滑动速度时由于接触表面留存的熔化合金较少导致了粗糙的磨盘表面引起摩擦系数在50N时大幅升高。在磨损过程中发现了五种磨损机制的存在：磨粒磨损、氧化磨损、剥层磨损、塑性变形和熔融磨损，前三种磨损机制主要作用在中低载荷范围内，导致磨损率的不断升高，表面氧化层的剥落导致表面硬度在50N时发生降低，当磨损表面温度达到再结晶温度时表层合金发生再结晶使合金软化，合金发生严重塑性变形，磨损率急剧升高，产生严重磨损，载荷的进一步增加导致合金表层熔化，引起磨损率的升高和表层硬度的降低。应力和温度在整个磨损过程中起到了主导作用，垂直和横向的复合应力一方面引起合金亚表层变形区深度的变化，另一方面使表层合金发生明显塑性变形，产生孪晶，变形引起的应变硬化和摩擦诱发的表面氧化提高了合金的表面硬度，在中低速的中等载荷时产生磨损率平台区，温度的作用在严重磨损阶段更为显著，再结晶的软化作用、合金的熔化和表层化合物的溶解深刻影响着这一阶段的磨损过程和亚表层组织的演变。
【作者】李超；
【导师】安健；
【作者基本信息】吉林大学，材料学，2014，硕士
【关键词】变形镁合金；磨损机制；亚表层；硬化；动态再结晶；

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