【摘要】：鎂合金是一種重要的輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料,由于較高的比強(qiáng)度和良好的鑄造性能而受到廣泛的關(guān)注,在航空航天及汽車工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊,采用鎂合金制造汽車零部件可以減輕車身重量、減少尾氣排放、節(jié)約資源等。但是隨著對(duì)鎂合金研究的深入,其作為結(jié)構(gòu)金屬材料的缺點(diǎn)也體現(xiàn)出來(lái),比如在高溫下力學(xué)性能和蠕變性能較差,耐磨性較差等。由于這些不足,使得鎂合金在一些工況要求較高領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制,如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞。因此,研究并開發(fā)耐磨性較好的耐熱鎂合金是解決其發(fā)展受限問(wèn)題的重要途徑。本文采用干摩擦磨損的方式對(duì)Mg-3Al-0.4Si合金進(jìn)行了不同溫度、不同滑動(dòng)速度、不同載荷下的磨損試驗(yàn),溫度選取范圍為50-200℃,滑動(dòng)速度選取范圍為0.785-4m/s,加載范圍為10-280N。通過(guò)對(duì)磨損后的試樣表面進(jìn)行觀察并分析其化學(xué)元素含量,對(duì)比磨損率的變化趨勢(shì),從而判斷磨損轉(zhuǎn)變方式及磨損轉(zhuǎn)變點(diǎn),繪制輕微-嚴(yán)重磨損轉(zhuǎn)變圖和磨損機(jī)制轉(zhuǎn)變圖。然后研究了亞表層的組織演變和硬度變化,從而進(jìn)一步分析輕微-嚴(yán)重磨損轉(zhuǎn)變發(fā)生的原因,經(jīng)過(guò)探究,得到以下幾項(xiàng)結(jié)論:Mg-3Al-0.4Si合金的磨損行為主要可以分為兩大類:輕微磨損與嚴(yán)重磨損,其中輕微磨損主要包括磨粒磨損、氧化磨損、剝層磨損、伴隨著表面氧化的剝層磨損,而嚴(yán)重磨損則包括熱軟化磨損、表面熔化磨損和伴隨著表面氧化的表面熔化磨損,從輕微磨損到嚴(yán)重磨損的轉(zhuǎn)折載荷可以用來(lái)表征磨損轉(zhuǎn)變,隨著滑動(dòng)速度的增大或?qū)嶒?yàn)溫度的升高,轉(zhuǎn)變載荷趨向于變小。材料發(fā)生輕微-嚴(yán)重磨損轉(zhuǎn)變的根本原因是近表層發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,所以,當(dāng)摩擦熱的積累達(dá)到材料的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶溫度時(shí),材料進(jìn)入嚴(yán)重磨損階段。亞表層組織在輕微-嚴(yán)重磨損轉(zhuǎn)變過(guò)程中也發(fā)生著演變,在50-200℃下,顯微組織經(jīng)歷了從塑性變形到動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的轉(zhuǎn)變過(guò)程,亞表層材料的塑性變形會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變硬化效應(yīng),而再結(jié)晶則會(huì)使表面層發(fā)生軟化,通過(guò)硬度測(cè)試證實(shí)了這一過(guò)程的出現(xiàn)。在200℃時(shí),由于實(shí)驗(yàn)溫度超過(guò)了合金的靜態(tài)再結(jié)晶溫度,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中材料發(fā)生了靜態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象,因此磨損影響區(qū)(FAZ)的結(jié)構(gòu)與50-150℃的情況有很大的不同,在輕微磨損階段,磨損影響區(qū)由塑性變形區(qū)+靜態(tài)再結(jié)晶混合區(qū)、靜態(tài)再結(jié)晶區(qū)和塑性變形區(qū)組成,而在嚴(yán)重磨損階段,磨損影響區(qū)由動(dòng)態(tài)再結(jié)晶(DRX)區(qū)、靜態(tài)再結(jié)晶區(qū)、塑性變形區(qū)組成。在50-200℃溫度范圍內(nèi),輕微-嚴(yán)重磨損轉(zhuǎn)變?nèi)匀环辖佑|面動(dòng)態(tài)再結(jié)晶溫度準(zhǔn)則,利用這個(gè)準(zhǔn)則,可以預(yù)測(cè)特定溫度下轉(zhuǎn)變載荷的大小。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG146.22
【圖文】：

所選用的材料為 Mg-3Al-0.4Si 鎂合金，合金在保護(hù)氣條件下使成型，Mg-3Al-0.4Si 鎂合金的化學(xué)成分如表 2.1 所示，使用顯的基體硬度為 61±1.2HV，加載載荷為 1N，保荷時(shí)間為 15s。表 2.1 Mg-3Al-0.4Si 化學(xué)成分Table2.1 The chemical composition of Mg-3Al-0.4Si alloy Rigaku 型 X 射線衍射儀對(duì)合金進(jìn)行分析，得到的 Mg-3Al-0.4衍射圖譜如圖 2.1 所示，從衍射圖中可以看出 Mg-3Al-0.4Si主要組織成分為α-Mg 基體相、合金第二相 Mg2Si 和少量的β物相。 Al Zn Mn Si Cu Ni （%） 2.97 0.105 0.314 0.409 0.001 0.002

圖 2.2 Mg-3Al-0.4Si 合金金相照片F(xiàn)ig.2.2 Microstructure of Mg-3Al-0.4Si alloy的相變和力學(xué)性能A-7型差示熱分析儀測(cè)定Mg-3Al-0.4Si耐熱鎂合金各相的轉(zhuǎn)的差熱分析曲線圖，可以觀察到，在不斷的加熱過(guò)程中，吸熱峰，第一個(gè)吸熱峰的起始溫度在 354.4℃，對(duì)應(yīng)的是解溫度，第二個(gè)吸熱峰的起始溫度在 480.1℃，對(duì)應(yīng)的7Al12）的熔化溫度，之后，α-Mg 初生相逐漸熔化直至

圖 2.3 Mg-3Al-0.4Si 合金差熱分析曲線圖Fig.2.3 DTAthermogram of Mg-3Al-0.4Si alloy摩擦磨損的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，試樣要持續(xù)受到垂直于接觸面的縱向向的壓力值在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)，所以研究原材料的壓縮應(yīng)力果的分析具有重要的意義，將 Mg-3Al-0.4Si 合金切割成Ф6×1，使用 MTS-810 型萬(wàn)能壓縮機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)，如圖 2.4曲線，從圖中可以看出，Mg-3Al-0.4Si 合金抗壓強(qiáng)度為 295.應(yīng)變?yōu)?16.44%。用 HV-1000 顯微硬度測(cè)量?jī)x測(cè)量實(shí)驗(yàn)材料基約為 61±1.2HV。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 程素玲;楊根倉(cāng);樊建鋒;周堯和;;鑄造鎂合金的發(fā)展及其展望[J];材料導(dǎo)報(bào);2005年02期

2 張?jiān)姴?魏伯康,林漢同;耐高溫壓鑄鎂合金的發(fā)展及研究現(xiàn)狀[J];中國(guó)稀土學(xué)報(bào);2003年S1期

3 I.M.Baghni,吳蔭順,李久青,杜翠薇,張巍;Mechanical properties and potential applications of magnesium alloys[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2003年06期

4 袁廣銀,劉滿平,王渠東,朱燕萍,丁文江;Mg-Al-Zn-Si合金的顯微組織細(xì)化[J];金屬學(xué)報(bào);2002年10期

5 劉海峰,侯駿,劉耀輝,佟國(guó)棟,孟嬴,劉文輝;壓鑄鎂合金高溫蠕變研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J];鑄造;2002年06期

6 劉子利,丁文江,袁廣銀,朱燕萍;鎂鋁基耐熱鑄造鎂合金的進(jìn)展[J];機(jī)械工程材料;2001年11期

7 莫易敏,鄒嵐,趙源;磨損自補(bǔ)償?shù)哪Σ翆W(xué)原理[J];潤(rùn)滑與密封;1998年05期

本文編號(hào)：2761343